Sử dụng Multisim để thiết kế một số mạch điện tử ứng dụng dạy học bài 7 CN12

Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, CNTT đang phát triển rất mạnh mẽ, việc ứng dụng CNTT trong dạy học tuy không còn mới mẻ, nhưng cũng chưa hẳn đã được phổ biến rộng rãi, nhiều giáo viê

Phần I MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, CNTT đang phát triển rất mạnh mẽ, việc ứng dụng CNTT trong dạy học tuy không còn mới mẻ, nhưng cũng chưa hẳn đã được phổ biến rộng rãi, nhiều giáo viên còn e dè, ngại ngần,

sử dụng CNTT trong dạy học một cách máy móc, thụ động… Ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy - học sẽ góp phần nâng cao chất lượng, tạo ra môi trường giáo dục mang tính tương tác cao, giáo viên và học sinh có thể tự sử dụng nhiều phần mềm phục vụ cho quá trình giảng dạy và học tập như: Autocad, Soliword, Orcad, Electronics Workbench,…, Multisim,…

Một thực trạng hiện nay là môn công nghệ ít được học sinh (HS) quan tâm và chú ý đến Nhiều thầy cô còn lơ là trong việc giảng dạy ở các trường THPT Thậm chí ở một số trường còn thiếu giáo viên (GV) giảng dạy nên đưa các GV dạy môn học khác sang giảng dạy môn công nghệ Có trường GV lạm dụng CNTT vào dạy học nên hiệu quả tiết dạy chưa cao.Một số trường thì chưa được trang bị thiết bị nên việc ứng dụng CNTT vào dạy học còn gặp khó khăn Do đó việc thực sự đổi mới PPDH theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động và bồi dưỡng năng lực tự học cho HS nói chung và trong trường THPT nói riêng chưa mang lại những hiệu quả như mong muốn

Với những lí do trên là một GV công nghệ, tôi cũng muốn góp phần vào việc đổi mới PPDH

bằng việc ứng dụng CNTT vào dạy học Bởi vậy tôi đã chọn đề tài: “Sử dụng phần mềm Multisim để thiết kế một số mạch điện tử và ứng dụng dạy học bài 7:" khái niệm về mạch điện

tử - chỉnh lưu - nguồn một chiều" trong môn công nghệ 12.” Tôi hy vọng với đề tài này sẽ

giúp thầy cô và các em HS thuận tiện hơn trong việc dạy và học

1.2 Đối tượng nghiên cứu

Học sinh khối 12 bậc trung học phổ thông

1.3 Mục đích nghiên cứu

Sau khi nghiên cứu, rút kinh nghiệm hy vọng đề tài này góp phần phát huy tốt việc ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học môn công nghệ 12 được tốt hơn Với phần kĩ thuật điện gắn liền với các khái niệm và các mạch điện tử, một bước rất quan trọng để hình thành các khái niệm và kĩ năng tìm hiểu mạch điện tử là dẫn dắt học sinh đi từ tư duy trừu tượng đến trực quan sinh động Ở đây việc áp dụng các phương tiện dạy học hiện đại vào các bài giảng rất quan trọng,

nó quyết định đến sự hình thành tư duy kĩ thuật cho học sinh tạo điều kiện cho việc lĩnh hội kiến thức và hình thành kĩ năng Phát huy tính tích cực chủ động của học sinh trong việc tiếp thu kiến thức mới

Làm cơ sở để giảng dạy các bài khác trong môn công nghệ 12, giúp cho học sinh hiểu và nắm bài nhanh nhất đồng thời tạo hứng thú cho học sinh trong học tập

1.4 Giới hạn của đề tài”.

Vì thời gian có hạn đề tài mới chỉ tập trung thiết kế mạch chỉnh lưu và ứng dụng vào thiết

kế giáo án

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu tài liệu và các công trình nghiên cứu đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hóa việc học của học sinh

- Nghiên cứu về cấu trúc và nội dung chương trình Công nghệ 12 phần Kĩ thuật điện tử

- Nghiên cứu cơ sở lí luận, tìm hiểu cách sử dụng để xác định được ứng dụng của phần mềm Multisim vào dạy học môn công nghệ 12

- Thiết kế mạch điện tử với sự hổ trợ của phần mềm Multisim và thiết kế giáo án.

1.5.2 Phương pháp chuyên gia

Gặp gỡ, trao đổi, tiếp thu ý kiến của các đồng nghiệp để tham khảo ý kiến làm cơ sở cho việc nghiên cứu đề tài

1.5.3 Phương pháp thực tập sư phạm

Thực nghiệm sư phạm ở trường THPT, tiến hành theo quy trình của đề tài nghiên cứu khoa học giáo dục để đánh giá hiệu quả của đề tài nghiên cứu

1.5.4 Phương pháp thống kê toán học

Sử dụng phương pháp này để thống kê, xử lý, đánh giá kết quả thu được

1.6 Lịch sử nghiên cứu

Trong xu thế hội nhập với giáo dục của thế giới thì việc đưa công nghệ thông tin vào giảng dạy ở các cấp học là một vấn đề quan trọng Thời gian gần đây có nhiều đề tài nghiên cứu đưa công nghệ thông tin vào dạy học nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy của giáo viên và học tập của

học sinh ở trường phổ thông hiện nay của: Nguyễn Thùy Dung với “Khai thác và sử dụng phần

mềm Violet vào dạy học chương động cơ đốt trong sách giáo khoa công nghệ 11” Phan Gia Anh

Vũ với: “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng phần mềm dạy học cho chương trình động học và

động lực học lớp 10 phổ thông trung học” Nguyễn Trọng Quyến với: “Ứng dụng công nghệ

thông tin giảng dạy phần cấu tạo và nguyên lý làm việc các hệ thống của Động cơ đốt trong”

Như vậy, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học đã được nghiên cứu từ khá sớm Tuy nhiên việc ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học CN 12 còn rất ít Đặc biệt chưa tìm thấy đề tài nào nghiên cứu việc: Sử dụng phần mềm Multisim để thiết kế một số mạch điện tử và ứng dụng dạy học bài 7: " Khái niệm về mạch điện tử - chỉnh lưu - nguồn một chiều" theo hướng trên

là rất cần thiết

Phần II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Quan niệm giáo dục hiện nay với mục tiêu là: “ nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài”, hướng tới công cuộc: “ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước”, các trường THPT trong toàn quốc hiện nay đã và đang quan tâm tới việc nâng cao chất lượng giảng dạy và đổi mới phương pháp dạy học nhằm định hướng cho học sinh THPT về lựa chọn nghề nghiệp trong tương lai Đặc biệt là các môn khoa học tự nhiên, trong đó có môn Công nghệ đã từng bước đưa các đồ dùng dạy học hiện đại vào giảng dạy Phát huy tính tích cực của học sinh, lấy học sinh là trung tâm Vì vậy việc thay đổi phương pháp giảng dạy và nghiên cứu phương pháp giảng dạy để tiếp cận mang tính phù hợp với đối tượng học sinh là một vấn đề quan trọng

∗ Phương pháp đặc trưng của bộ môn

Công nghệ là môn học mang tính thực tiễn Dạy Công nghệ để học sinh lĩnh hội kiến thức khoa học, góp phần đẩy mạnh công cuộc “Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước” Người giáo viên ngay ban đầu phải hình thành phương pháp giảng dạy phù hợp với đặc trưng bộ môn

2.2 Cơ sở thực tiễn của đề tài

∗ Khảo sát thực tế đối tượng nghiên cứu

Trước đây căn cứ vào cách dạy trong sách giáo khoa là giáo viên giảng dạy theo phương pháp thuyết trình nêu vấn đề, việc sử dụng rất ít trang thiết bị đồ dùng dạy học trong nhà trường còn nhiều hạn chế làm cho học sinh khó hình dung ra các loại hình chiếu và thiết kế được các loại bản

vẽ kĩ thuật

Dùng phương pháp thuyết trình, chỉ tập trung vào hình vẽ SGK sẽ không có hiệu quả cao trong việc lĩnh hội kiến thức, cách giảng dạy này học sinh khó hiểu, khó hình dung ra vấn đề, đặc biệt là trong quá trình vẽ hình sẽ mất rất nhiều thời gian

∗ Ưu điểm: Cách dạy cũ có ưu điểm là đơn giản, không đòi hỏi trang thiết bị dạy học ở mức

độ cao

∗ Hạn chế:

− Học sinh gặp khó khăn trong việc tiếp nhận kiến thức

− Học sinh vẫn còn mơ hồ, chưa hình dung ra được sơ đồ cũng như nguyên lý làm việc của một số mạch điện tử

− Đối với giáo viên giảng phần này sẽ thấy rất khó dạy cho học sinh hiểu bài, đặc biệt mất nhiều thời gian khi vẽ hình trên bảng

Qua thực tế rút ra bài học từ chính bài giảng của mình và kết quả vận dụng kiến thức của học sinh theo từng năm học Tôi thấy cần phải đổi mới phương pháp dạy học đó là ứng dụng công nghệ thông tin để giảng dạy phần kĩ thuật điện tử, đặc biệt là bài khái niệm mạch điện tử - chỉnh lưu - nguồn một chiều, giúp cho học sinh tiếp cận với kiến thức mới, vẽ được sơ đồ và năm được nguyên lý làm việc của một số mạch điện tử dễ dàng hơn

∗ Đề xuất hướng dạy mới

− Dùng Powerpoint để thiết kế và trình chiếu bài giảng kết hợp với sử dụng bảng đen

− Học sinh quan sát hình ảnh để hình thành khái niệm về mạch điện tử và nắm được nguyên

lý làm việc của mạch chỉnh lưu - nguồn một chiều

− Giáo viên thao tác cụ thể trên máy chiếu cho học sinh quan sát rõ hơn

2.3 Những căn cứ để xây dựng nội dung đề tài

2.3.1 Căn cứ vào chương trình tài liệu

Đối với phân phối chương trình của môn Công nghệ 12 phần Kĩ thuật điện tử theo sách giáo khoa nhìn chung là phù hợp giữa thời lượng phân phối và yêu cầu kiến thức cần đạt được Khi biểu diễn các sơ đồ mạch điện, đặc biệt là tìm hiểu nguyên lý làm việc khá trừu tượng đòi hỏi phải

có khả năng tư duy cao, do vậy khiến học sinh khó tiếp thu bài

2.3.2 Căn cứ vào phương tiện dạy học của nhà trường

Đối với trường phổ thông việc đầu tư cho môn học này còn ít Hiện nay trong tình hình thực

tế ở các trường THPT các tranh vẽ, thiết bị dạy học cho môn Công nghệ không đầy đủ, không có phòng thực hành, phòng máy vì vậy rất khó khăn cho việc ứng dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy

Hiện nay với trường THPT nơi tôi đang giảng dạy có điều kiện thuận lợi là có máy chiếu đa năng, máy tính xách tay hỗ trợ cho việc dạy học bằng giáo án điện tử Nhưng với một trường THPT chỉ có hai bộ thiết bị như vậy là ít chưa đáp ứng được với yêu cầu thực tế của công tác giảng dạy vì còn nhiều tiết trùng nhau không thực hiện được Vì vậy, cần phải trang bị thêm thì mới đáp ứng được yêu cầu đặt ra

2.3.3 Căn cứ vào tình hình học sinh trong trường phổ thông

Một vấn đề cần quan tâm là đối tượng học sinh tôi trực tiếp giảng dạy chủ yếu học sinh ở vùng nông thôn nông nghiệp thuần túy Trình độ nhận thức của các em không đồng đều, các em đại đa số không thích học môn công nghệ Mặt khác, địa bàn khu vực còn chưa có nền công nghiệp phát triển Như vậy việc áp dụng phương pháp dạy học mới để tiếp cận phù hợp với đối

tượng học sinh là rất khó khăn Tuy nhiên, với việc hình thành phương pháp học mới và quá trình quan sát các hành động sẽ có tác dụng làm cho học sinh cảm thấy hứng thú và yêu thích môn học, giúp cho các em hình thành được các khái niệm kĩ thuật và tiếp thu bộ môn khoa học kĩ thuật này

2.3.4 Căn cứ vào nội dung bài dạy

Đối với nội dung của bài dạy việc truyền tải toàn bộ nội dung kiến thức trọng tâm theo yêu cầu của bài cần phải được quan tâm chú ý Vì nếu chúng ta không lựa chọn phù hợp thì việc biểu diễn các sơ đồ mạch điện và tìm hiểu nguyên lý làm việc sẽ gặp nhiều khó khăn Chính vì vậy việc ứng dụng công nghệ thông tin vào bài dạy sẽ giúp các em tiếp thu bài nhanh nhất và nắm bắt ngay được yêu cầu trọng tâm của bài

2.4 Giải pháp cụ thể của nội dung đề tài

2.4.1 Tổng quan về phần mềm Multisim

 Kkái niệm về Multisim

Multisim là một phần mềm mô phỏng dùng trong thiết kế, phân giải,…các mạch điện tử Multisim cũng như Electronic Workbench là sản phẩm có bản quyền của tập đoàn Electronic Workbench Multisim là phần mềm hỗ trợ khá mạnh trong các lĩnh vực điện tử, vì cách sử dụng đơn giản, giao diện trực quan, dễ hiểu, Help khá chi tiết

 Chức năng chính của phần mềm Multisim

+ Dùng để vẽ các mạch điện tử

+ Dùng để phân giải các mạch điện tử

+ Dùng để thiết kế các mạch in

 Cách cài phần mềm Multisim

Tùy theo cách chọn lựa khi cài đặt mà giao diện chức năng Multíim có sự thay đổi Ta có thể cài đặt phần mềm Multisim như sau:

Ta mở file cài đặt lên, rồi click vào setup để cài, xuất hiện hộp thoại sau:

Ta chọn next thì xuất hiện hộp thoại tiếp theo như sau:

Ta chọn vào dòng: I accept the tems of the license agieement, rồi chọn next, thì xuất hiện hộp thoại khác đòi số seri number, thì ta quay lại thư mục cài đặt rồi chọn crack thì xuất hiện các dòng sau:

Ta bôi dòng ở phần Specia như trên, rồi coppy và pate vào seri number thì sẽ xuất hiện hộp thoại thì ta cứ chọn next cho đến lúc xuất hiện hộp thoại khác như sau:

Thì lúc này chương trình bắt đầu được cài đặt Cho đến khi xuất hiện chữ finish, ta click vào thì chương trình được cài đặt xong

2.5 Tìm hiểu về mạch chỉnh lưu

2.5.1 Tìm hiểu về Diode

2.5.1.1 Ký hiệu và nhiệm vụ

Diode là dụng cụ bán dẫn chỉ có một tiếp giáp P-N, có vỏ bọc bằng thủy tinh, nhựa hoặc kim loại

Có hai dây dẫn ra là hai điện cực: Anôt(A) và Catôt(K)

Diode được chia làm nhiều loại tùy theo vùng hoạt động của Diode

2.5.1.2 Đặc tuyến vôn ampe của Điôt

Đặc tuyến VA của một Điôt là đường biểu diễn của hàm số I = f(U)

Để vẽ đặc tuyến VA ta có sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ

R1

100 Ω _LIN

1GH62

U2

DC 1e-009Ω

0.280 A

-U1

DC 10MΩ

-1.000 V + -3

5

1

2

2.5.2 Tìm hiểu về mạch chỉnh lưu

2.5.2.1 Khái niệm về chỉnh lưu

Chỉnh lưu là biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều Điện áp

và dòng điện sau chỉnh lưu có chiều không đổi, xong vẫn dao động về trị số

P N

Anô t +

Kat ôt

Diode

2.5.2.2 Các cách mắc trong sơ đồ chỉnh lưu của Diode

♦ Cách mắc nhóm Catôt chung

♦ Cách mắc nhóm anôt chung

2.5.2.3 Tìm hiểu về mạch chỉnh lưu

2.6 Thiết kế mạch chỉnh lưu

2.6.1 Quy trình xây dựng mạch mô phỏng

Để thiết kế mạch điện trên phần mềm Multisim thì chúng ta cần phải khởi động chương trình Multíim bằng cách chọn lệnh Start → Programs → Electronics WorkBench → Multisim →

Multisim (Hoặc vào biểu tượng trên màn hình desktop) Sau khi khởi động chương trình, màn hình Multisim xuất hiện, chúng ta sẽ tiến hành thiết kế mạch để mô phỏng theo các bước như sau:

Bước 1: Lấy linh kiện từ các thư viện chứa linh kiện: Có thể vào mục place, Component,

hoặc click vào các thư viện ở thanh công cụ Ta chọn linh kiện cần tìm, rồi đặt vào không gian ta đang vẽ mạch

Bước 2: Sắp xếp các linh kiện theo như sơ đồ nguyên lí:

Sau khi lấy các linh kiện ra vùng không gian vẽ mạch thì ta tiến hành sắp xếp các linh kiện như sơ đồ nguyên lí Muốn di chuyển linh kiện thì ta kích chuột vào linh kiện và giữ chuột, rồi rê chuột đến vị trí cần thiết, rồi thả chuột; xoay linh kiện ta kích phải chuột rồi vào các biểu tượng theo chiều mũi tên tương ứng để xoay phải hoặc xoay trái một góc 900; để đổi chân các linh kiện

ta kích phải chuột rồi vào Flip vertical

Bước 3: Đặt giá trị linh kiện:

Các loại linh kiện như: điện trở, tụ điện, nguồn,… ta có thể đặt linh kiện một cách trực tiếp bằng cách double click vào linh kiện, điền giá trị linh kiện và đơn vị giá trị Đối với các linh kiện phức tạp hơn như Tranzito, Diode, Op-Amp,… thì chúng ta vào mô hình các thông số của linh kiện và điều chỉnh giá trị phù hợp

Bước 4: Nối các linh kiện:

Di chuyển chuột đến chân linh kiện cần nối thứ nhất và click vào, rồi di chuyển đến chân linh kiện thứ hai cần nối, thấy xuất hiện vòng tròn thì click vào chân Cứ nối như thế cho đến khi nối xong mạch

Bước 5: Sử dụng các dụng cụ đo:

Dùng chuột kéo các dụng cụ đo cần thiết vào vùng không gian làm việc, nối các ngõ vào của dụng cụ đo đến các điểm cần đo, để lấy tín hiệu ra Ta có thể điều chỉnh hình muốn xem để có hình rõ nhất, bằng cách sử dụng nút Grapher View

Bước 6: Chạy mô phỏng:

Sử dụng nút Run ở mục Simulate trên thanh công cụ, Multisim sẽ chạy mô phỏng, các kết quả đo sẽ hiển thị ở dụng cụ đo Muốn dùng kết quả mô phỏng ta cũng dùng nút Run

2.6.2 Thiết kế mạch

2.6.2.1 Thiết kế mạch chỉnh lưu

♦ Thiết kế mạch chỉnh lưu nửa chu kì

Sơ đồ chỉnh lưu:

NLT_PQ_4_56

D1 1LH62

R1

4

5

3

♦ Thiết kế mạch chỉnh lưu hai điôt

Sơ đồ chỉnh lưu hai điôt:

♦ Thiết kế mạch chỉnh lưu cầu

Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu:

2.6.2.2 Thiết kế mạch nguồn một chiều

Sơ đồ mạch nguồn một chiều: