Sử dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học môn kỹ thuật điện

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu, với sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự động viên khích lệ của gia đình, đồng nghiệp và bạn bè cùng với sự cố gắng của bản

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập nghiên cứu, với sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các thầy

cô giáo, sự động viên khích lệ của gia đình, đồng nghiệp và bạn bè cùng với sự cố

gắng của bản thân, tác giả đã hoàn thành đề tài luận văn “Sử dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học môn Kỹ thuật Điện tử tại trường trung cấp và cao đẳng nghề ”

Với tình cảm chân thành, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Xuân Lạc người đã hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo tác giả tận tình trong suốt

quá trình thực hiện đề tài

Tác giả xin chân thành cảm ơn Viện Sau đại học, Viện Sư phạm Kỹ thuật Đại học Bách khoa Hà Nội, các thầy cô giáo đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp Bắc Giang đã tạo điều kiện, giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp vô cùng quý báu của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp, các bạn bè, các em học sinh đã giúp đỡ tác giả hoàn thành đề tài luận văn

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2014

Học viên

Mạc Văn Biên

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, những gì tôi viết trong luận văn này là do sự tìm tòi và nghiên cứu riêng của bản thân Các số liệu trong luận văn là có thực, mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của tác giả đều được trích dẫn nguồn gốc cụ thể, rõ ràng

Luận văn này cho đến nay vẫn chưa được ai bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo vệ luận văn thạc sỹ nào và chưa được công bố trên bất kỳ một phương tiện thông tin nào

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

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2014

Học viên

Mạc Văn Biên

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CNH - HĐH : Công nghiệp hóa, hiện đại hóa

DANH MỤC HÌNH VẼ – BẢNG BIỂU

Hình 1.2 Mối quan hệ nội dung – phương pháp – phương tiện trong dạy học 7

Hình1.5 Cấu trúc quá trình mô phỏng trong nghiên cứu khoa học 20

Hình 2.2 Quy trình xây dựng bài giảng theo công nghệ mô phỏng 38 Hình 2.3 Quy trình xây dựng bài giảng điện tử bằng Powerpoint 40 Hình 2.4 Quy trình thiết kế bài giảng bằng phần mềm FrontPage 43 Hình 2.5 Quy trình xây dựng các mô phỏng với phần mềm Proteus 45 Hình 2.6 Quy trình xây dựng các mô phỏng với phần mềm Multisim 13.0 47

Hình 2.8 Tiêu chí đánh giá sự hỗ trợ của CNMP trong dạy học 53

Hình 2.10 Mạch khuếch đại công suất mắc nối tiếp kiểu OTL hoạt động ở chế độ AB 61 Hình 2.11 Xác định chức năng nhiệm vụ của các linh kiện bán dẫn trong mạch 61 Hình 2.12 Mô phỏng đường đi và sự đảo pha của tín hiệu 62 Hình 2.13 Mô phỏng đường đi và sự khuếch đại bán kỳ âm của tín hiệu 62 Hình 2.14 Mô phỏng đường đi và sự khuếch đại bán kỳ dương của tín hiệu 62

Hình 2.16 Mô phỏng hình dạng thực tế của transistor TIP41 63

Bảng 3.2 Bảng phân phối điểm và tần suất học sinh bài kiểm tra thứ nhất 70 Bảng 3.3 Bảng phân phối điểm và tần suất học sinh bài kiểm tra thứ hai 71 Bảng 3.4 Bảng phân phối điểm và tần suất học sinh bài kiểm tra thứ ba 71 Bảng 3.5 Bảng tổng hợp tỷ lệ % học sinh làm bài tốt và làm bài kém 71

Hình 3.1 Biểu đồ thể hiện tỷ lệ % học sinh làm bài tốt và làm bài kém ở bài kiểm tra thứ 1 72 Hình 3.2 Biểu đồ thể hiện tỷ lệ % học sinh làm bài tốt và làm bài kém ở bài kiểm tra thứ 2 72 Hình 3.3 Biểu đồ thể hiện tỷ lệ % học sinh làm bài tốt và làm bài kém ở bài kiểm tra thứ 3 72 Hình 3.4 Biểu đồ thể hiện tỷ lệ % học sinh làm bài tốt và làm bài kém 73

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Giả thuyết nghiên cứu 3

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

7 Kết quả nghiên cứu 3

8 Cấu trúc luận văn 4

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG

CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC 5

1.1 Lý luận dạy học 5

1.1.1 Khái niệm 5

1.1.2 Quá trình dạy học 5

1.1.3 Quy luật cơ bản của quá trình dạy học 7

1.1.4 Nguyên tắc dạy học 7

1.1.5 Định nghĩa lý luận dạy học 8

1.2 Công nghệ dạy học 8

1.2.1 Công nghệ 8

1.2.2 Công nghệ dạy học 9

1.2.3 Phương pháp 9

1.2.4 Phương pháp dạy học 10

1.2.5 Phương tiện dạy học 11

1.2.6 Kỹ năng 12

1.2.7 Quy trình 12

1.2.8 Thiết kế 13

1.2.9 Quy trình thiết kế bài giảng 13

1.3 Công nghệ mô phỏng và ứng dụng 13

1.3.1 Mô hình 13

1.3.2 Mô phỏng 19

1.3.3 Công nghệ mô phỏng 21

1.4 Thực trạng việc thiết kế dạy học bằng CNMP tại trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp Bắc Giang 22

1.4.1 Vài nét sơ lược về Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp Bắc Giang 22

1.4.2 Cơ sở vật chất của trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp Bắc Giang 23

1.4.3 Đặc điểm của học sinh học nghề và đặc điểm của môn Kỹ thuật Điện tử 24

1.4.4 Thực trạng việc thiết kế dạy học bằng công nghệ mô phỏng 25

1.4.5 Vận dụng các phương pháp giảng dạy hiện nay ở các trường dạy nghề 26

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 29

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 30

VỚI CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG 30

2.1 Nguyên tắc thiết kế bài giảng với ứng dụng công nghệ mô phỏng 30

2.1.1 Những yêu cầu chung về thiết kế bài giảng 30

2.1.2 Nguyên tắc thiết kế bài giảng ứng dụng công nghệ mô phỏng 30

2.1.3 Nguyên tắc thiết kế bài giảng theo mô hình ASSURE 33

2.2 Quy trình thiết kế bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử với công nghệ mô phỏng 35

2.2.1.Những điều kiện để thiết kế bài giảng với ứng dụng công nghệ mô phỏng 35

2.2.2 Lựa chọn mô hình để thiết kế mô phỏng 37

2.2.3 Quy trình thiết kế bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 37

2.3 Quy trình vận dụng công nghệ mô phỏng vào dạy học 50

2.4 Tiêu chí đánh giá sự hỗ trợ của công nghệ mô phỏng trong dạy học 52

2.5 Xây dựng các bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử với ứng dụng CNMP 55

2.5.1 Giáo án thứ nhất 55

2.5.1.1 Giáo án bài giảng 55

2.5.1.2 Mạch điện mô phỏng 58

2.5.2 Giáo án thứ hai 58

2.5.2.1 Giáo án bài giảng 58

2.5.2.2 Mạch điện mô phỏng 61

2.5.3 Giáo án thứ ba 63

2.5.3.1 Giáo án bài giảng 63

2.5.3.2 Mạch điện mô phỏng 66

KẾT LUẬN CHƯƠNG II 67

CHƯƠNG III: KIỂM NGHIỆM SƯ PHẠM VÀ ĐÁNH GIÁ 68

3.1 Thực nghiệm sư phạm 68

3.1.1 Mục đích, đối tượng thực nghiệm sư phạm 68

3.1.2 Chuẩn bị các điều kiện thực nghiệm 68

3.1.3 Nội dung và tiến trình thực nghiệm 69

3.1.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm 70

3.2 Lấy ý kiến chuyên gia 73

3.3 Đánh giá hiệu quả của bài giảng theo phương pháp mới, ảnh hưởng của nó đến chất lượng đào tạo nghề 74

KẾT LUẬN CHƯƠNG III 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78

1 Kết quả nghiên cứu và đóng góp của luận văn 78

2 Những đề xuất kiến nghị 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 CÁC PHỤ LỤC 80

xã hội học tập và tạo điều kiện cho mọi công dân được học tập suốt đời” [1]

b Chiến lược phát triển giáo dục 2 11-2020 : "Đổi mới căn bản, toàn

diện nền giáo dục theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa, dân chủ hóa, hội nhập quốc tế, thích ứng với nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa, phát triển giáo dục gắn với phát triển khoa học và công nghệ, tập trung vào nâng cao chất lượng, đặc biệt chất lượng giáo dục đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kỹ năng thực hành để một mặt đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế -

xã hội, đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, đảm bảo an ninh quốc phòng; mặt khác phải chú trọng thỏa mãn nhu cầu phát triển của mỗi người học, những người có năng khiếu được phát triển tài năng.”

Chiến lược phát triển dạy nghề đến 2020 “Đến năm 2020, dạy nghề đáp ứng được nhu cầu của thị trường lao động cả về số lượng, chất lượng, cơ cấu nghề và trình độ đào tạo; chất lượng đào tạo của một số nghề đạt trình độ các nước phát triển trong khu vực ASEAN và trên thế giới; hình thành đội ngũ lao động lành nghề, góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh quốc gia; phổ cập nghề cho người lao động, góp phần thực hiện chuyển dịch cơ cấu lao động, nâng cao thu nhập, giảm nghèo vững chắc, đảm bảo an sinh xã hội.”

Chuẩn hóa đội ngũ giáo viên dạy các nghề trọng điểm cấp độ khu vực và quốc tế về kỹ năng nghề và năng lực sư phạm của các nước tiên tiến trong khu vực ASEAN và các nước phát triển trên thế giới 100% số giáo viên này phải đạt chuẩn của các nước tương ứng vào năm 2014

c Đổi mới phương pháp giảng dạy, tin học h a quá trình dạy học: Ngày

nay thiết bị CNTT đã trở thành công cụ hỗ trợ đắc lực phục vụ cho con người trong hầu hết các lĩnh vực nhất là trong QTDH, biến những vấn đề khó, những vấn đề trừu tượng thành đơn giản nhờ việc mô phỏng trực quan sinh động, việc

2

mô phỏng quá trình hoạt động của mạch điện, nguyên lý chuyển động của điện tích trong từ trường đều có thể hiển thị bằng dạng hình ảnh Sử dụng sự hỗ trợ của CNTT trong dạy học làm giảm chi phí đầu tư trang thiết bị, là con đường ngắn nhất để thầy và trò tiếp cận tri thức mới, công nghệ mới, hiện đại

Thiết kế bài giảng theo hướng tích cực hóa tư duy người học, ứng dụng công nghệ mới và phương tiện hiện đại vào QTDH là việc làm ngày càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết, đây chính là cái gốc của sự thay đổi cho tương lai 5, 10 năm tới trong các cơ sở dạy nghề, theo định hướng “chiến lược phát triển giáo dục của Việt Nam giai đoạn 2011 – 2020.”

d Môn học Kỹ thuật Điện tử: là môn học trang bị cho học sinh kiến thức

cở sở của nghề, hình thành những khái niệm đầu tiên về kiến thức nghề, làm nền tảng cho các môn học chuyên môn nghề nghiệp sau này Đây là một môn học khá khó và trừu tượng, nhưng dưới sự hỗ trợ của CNMP trên máy tính bằng phần mềm chuyên dụng thì những khó khăn trên sẽ trở nên dễ dàng hơn với người học, hiệu quả hơn với QTDH

Việc ứng dụng CNTT vào dạy học chỉ thực hiệu quả khi tìm ra một PPDH phù hợp, một quy trình thiết kế bài giảng với sự hỗ trợ của CNTT hợp

lý Điều này đặt ra nhiều vấn đề về dạy học với sự hỗ trợ của CNTT, xây dựng

và thống nhất quy trình thiết kế bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử với việc sử dụng CNMP để đổi mới PPDH, nhằm nâng cao chất lượng đào tạo ở trường trung cấp và cao đẳng nghề là vấn đề cấp thiết và tác giả đã lựa chọn vấn đề:

“ ử dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học môn Kỹ thuật Điện tử tại trường trung cấp và cao đẳng nghề ” làm đề tài nghiên cứu của luận văn

3

3 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Khách thể: QTDH môn Kỹ thuật Điện tử trên cơ sở ứng dụng các công nghệ

dạy học hiện đại

- Đối tượng: Bài giảng Kỹ thuật Điện tử sử dụng CNMP tại các cơ sở đào tạo nghề

- Phạm vi: Ứng dụng QTDH bằng CNMP tại trường Cao đẳng Kỹ thuật Công

nghiệp Bắc Giang

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Thu thập các tài liệu, phân tích đánh giá, tổng hợp thông tin liên quan để xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài

- Phương pháp khảo sát: Khảo sát cở sở dạy nghề để lấy ý kiến về thực trạng dạy học môn Kỹ thuật Điện tử trong các cơ sở đào tạo

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Kiểm chứng kết quả nghiên cứu và giả thuyết khoa học của đề tài bằng:

+ Tổ chức dạy học tại hai lớp đối chứng và thực nghiệm để đánh giá hiệu quả của phương án đề xuất

+ Phương pháp xin ý kiến chuyên gia: Đánh giá tính khả thi của phương án đề xuất

5 Giả thuyết nghiên cứu

Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử được thiết kế theo CNMP với quy trình hợp

lý sẽ góp phần rút ngắn thời gian đào tạo, tạo hứng thú học tập cho người học và nâng cao chất lượng dạy học

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu và trình bày các khái niệm về CNMP

- Quy trình dạy học tích hợp theo quan điểm vận dụng CNMP

- Đề xuất phương án cụ thể vận dụng CNMP trong giờ học tích hợp môn

4

Xây dựng được quy trình thiết kế bài giảng và các tiêu chí đánh giá với việc

sử dụng CNMP với các phần mền khác nhau trong dạy học môn Kỹ thuật Điện tử nhằm nâng cao chất lượng, hiệu quả dạy học

8 Cấu trúc luận văn

Luận văn được chia thành 3 phần:

5

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG

CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC

1.1 Lý luận dạy học

1.1.1 K á n ệ

Lý luận là một hệ thống tri thức về:

- Đối tượng nghiên cứu xác định

- Hệ thống những khái niệm và quan hệ về nhận dạng (định nghĩa, mô tả) đối tượng nghiên cứu

- Hệ thống những quy luật về sự tồn tại và phát triển của đối tượng nghiên cứu

- Hệ thống những luận điểm có tính nguyên tắc và phương pháp luận để nghiên cứu đối tượng phát triển lý luận và vận dụng các kết quả đạt được vào thực tiễn

1.1.2 Quá trìn dạy ọc

a Dạy học

- Học là quá trình tiếp thụ sự gia tăng bền vững về nhận thức và ứng xử của một cá thể qua tương tác với môi trường Học có cả ở người, động vật và máy [9]

- Dạy là sự truyền lại kinh nghiệm đã được tích lũy của cá thể đi trước cho cá thể

đi sau trong một tiến trình được xét Dạy cũng có cả ở người, động vật và máy [9]

- Theo cách nói hiện nay, học là tiếp thu (tương ứng, dạy là truyền thụ, dạy học là truyền thụ và tiếp thu có tổ chức) kiến thức và kỹ năng (kể cả kỹ năng sống)

Hơn thế nữa, theo quan điểm điều khiển học, hệ thống này còn là một hệ điều khiển, trong đó đối tượng điều khiển (phần tử bị điều khiển) là người học, bộ điều khiển (phần tử điều khiển) là người dạy, nhập tố là yêu cầu và điều kiện học

6

tập, xuất tố là kết quả học tập của người học Đây là hệ điều khiển theo độ lệch (giữa nhu cầu học tập và trình độ học tập tại mỗi thời điểm của người học) có phản hồi (chuyển từ xuất tố sang nhập tố) tức là điều khiển kín

Chú ý rằng, ở đây, khác với các hệ điều khiển kỹ thuật thường gặp, đối tượng điều khiển – là người học – không hoàn toàn thụ động mà là chủ thể của quá trình học, có khả năng tự điều chỉnh hoạt động học, qua đó cũng tham gia ở mức độ nhất định vào quá trình điều khiển

Có thể biểu diễn cấu trúc của hệ thống trên đây bằng lược đồ chức năng thường dùng cho các hệ điều khiển kín, tuy nhiên, để thể hiện cả quan điểm công nghệ và quan điểm sư phạm tương tác, ở đây dùng lược đồ cấu trúc như hình 1.1, trong đó, môi trường được xem là tác nhân thứ 3 ngoài hệ người dạy – người học Trên cơ sở tương tác với môi trường, người dạy chuyển mục tiêu, nội dung và điều kiện dạy học thành yêu cầu và điều kiện học tập, rồi tương tác với người học thông qua công nghệ dạy thích hợp (gồm phương tiện, phương pháp và kỹ năng dạy) Với tác động của người dạy và môi trường, người học sử dụng công nghệ học của mình để đạt kết quả học tập mong muốn Kết quả này được phản hồi cho người dạy, môi trường và bản thân người học, để so sánh với yêu cầu ban đầu và chỉnh sửa trong chu trình tương tác tiếp theo [9]

Hình 1.1 Lược đồ cấu trúc của quá trình dạy học

Định nghĩa công nghệ sẽ được nói cụ thể ở mục 1.2.1 ở phía dưới

c Nội dung dạy học

Nội dung dạy học là một hệ thống gồm bốn thành phần cơ bản:

- Hệ thống tri thức khoa học – chuyên ngành (cơ bản, cơ sở chuyên ngành, công cụ);

- Hệ thống phương pháp học tập, lao động sản xuất, và nghiên cứu khoa học;

- Hệ thống kỹ năng nghề nghiệp;

7

- Hệ thống chuẩn mực ứng xử

Nội dung dạy học được thể hiện trong chương trình dạy học, kế hoạch dạy học, sách giáo khoa, giáo trình và các tài liệu dạy học khác [17]

Hình 1.2 Mối quan hệ nội dung – phương pháp – phương tiện trong dạy học

Định nghĩa phương tiện và phương pháp sẽ được nói cụ thể ở mục 1.2.3, 1.2.4 và 1.2.5 ở phía dưới

1.1.3 Quy u t cơ bản của quá trìn dạy ọc

Với cách phân tích hệ thống dạy học như trên cho thấy những quy luật sau đây của QTDH:

 Ở cấp độ môi trường, QTDH là một quá trình xã hội, quy định bởi quy luật tồn tại và phát triển của xã hội cụ thể;

 Ở cấp độ hệ thống, là quy luật thống nhất biện chứng:

- Giữa hai hoạt động cơ bản học và dạy (trong hoạt động dạy học)

- Giữa logic nhận thức và logic sư phạm (trong logic dạy học)

- Giữa mục tiêu, công nghệ dạy học và kết quả học tập, v.v…

 Ở cấp độ hệ thống con, là quy luật thống nhất biện chứng

- Giữa mục đích, nội dung và công nghệ dạy học (trong bộ điều khiển)

- Giữa nhu cầu học tập và trình độ học tập (trong đối tượng điều khiển), v.v…

1.1.4 Nguyên tắc dạy ọc

Nguyên tắc dạy học là những luận điểm cơ bản có tính quy luật của lý luận dạy học, chỉ đạo toàn bộ tiến trình dạy học, nhằm đạt kết quả dạy học tốt nhất Đó là những nguyên tắc đảm bảo sự thống nhất biện chứng giữa các mặt đối lập, trong QTDH:

Phương tiện

- Sự thống nhất giữa học tập (đòi hỏi tuân thủ nguyên tắc tổ chức dạy học, tuân thủ chân lý khoa học, quy trình thực hành,… trong học tập những cái mới chủ quan) và nghiên cứu (đòi hỏi độc lập sáng tạo trong tìm tòi, phát hiện, thử nghiệm

và ứng dụng những cái mới khách quan);

- Sự thống nhất giữa tập thể và cá thể, chung và riêng (trong học tập và làm việc theo nhóm, trong đào tạo nhân lực và bồi dưỡng nhân tài,…)

1.1.5 Đ n ng ĩa u n dạy ọc

Trên cơ sở phân tích khái niệm lý luận, QTDH, những quy luật về sự tồn tại và phát triển của QTDH và nguyên tắc dạy học có thể định nghĩa lý luận dạy học như sau:

Lý luận dạy học: Là một hệ thống tri thức về QTDH, hệ thống những khái niệm

và quan hệ về nhận dạng QTDH, hệ thống những quy luật về sự tồn tại và phát triển của QTDH, hệ thống những luận điểm có tính nguyên tắc và phương pháp luận để nghiên cứu QTDH, phát triển lý luận và vận dụng các kết quả đạt được vào thực tiễn

1.2 Công ng ệ dạy ọc

1.2.1 Công ng ệ

Công nghệ là một hệ thống phương tiện, phương pháp và kỹ năng nhằm vận dụng quy luật khách quan, tác động vào một đối tượng nào đó, tạo ra một thành quả xác định cho con người [9]

Chú ý rằng trong định nghĩa này:

- Nói phương tiện được hiểu như mục 1.2.5

- Nói quy luật khách quan chứ không nói quy luật khoa học vì có thể khoa học chưa phát hiện mà con người đã vận dụng theo khả năng thiên bẩm hoặc kinh nghiệm (trường hợp công nghệ đi trước khoa học)

9

- Phương pháp ở đây là tất cả các cách thức, quy tắc, quy trình,… có thể có, về thiết kế, tổ chức, quản lý, vận hành, sử dụng,… phương tiện và tài nguyên hoặc về

áp dụng lí luận khoa học vào thực tiễn công nghệ,…

- Kỹ năng ở đây là kỹ năng tác nghiệp cũng như kỹ năng sống của người sáng tạo hoặc sử dụng phương tiện và phương pháp

Thuật ngữ kỹ thuật thường được dùng trong trường hợp con người không cần tới phương tiện nào khác ngoài cơ thể, phương pháp và kĩ năng, hoặc chỉ cần một vài phương tiện đơn lẻ, không hệ thống, như : kỹ thuật chạy (100 m, maratông),

kỹ thuật nhảy sào, kỹ thuật băng bó (vết thương),…không ai nói công nghệ chạy

100 m,…Do lịch sử phát triển của khái niệm và thuật ngữ, nói chung, khái niệm công nghệ rộng hơn khái niệm kỹ thuật Tuy nhiên hiện nay, trong nhiều trường hợp, sự phân biệt chỉ là tương đối và hai khái niệm gần như đồng nghĩa

Với nội hàm của định nghĩa trên, dạy học cũng như sản xuất, dịch vụ,… đều thuộc ngoại diên của khái niệm công nghệ

Khái niệm công nghệ còn được hiểu là “tập hợp các phương pháp, quy trình,kỹ năng, bí quyết, công cụ, phương tiện dùng để biến đổi các nguồn nhân lực thành sản phẩm” [22]

1.2.2 Công ng ệ dạy ọc

Trong phạm vi luận văn này, có thể hiểu: Công nghệ dạy học là hệ thống phương tiện, phương pháp, kỹ năng, nhằm vận dụng quy luật khách quan tác động vào người học, hình thành nhân cách xác định Vận dụng công nghệ thông tin và truyền thông vào dạy học nhằm tạo nên một công nghệ dạy học hiện đại

10

con người nhằm đạt được mục đích đề ra Sự hiểu biết chân thực về đối tượng, sự đúng đắn của hành động là hai yếu tố để đánh giá phương pháp, hai yếu tố này hỗ trợ lẫn nhau, hành động đúng sẽ nhận được kết quả sát thực, hiểu biết sâu sắc đối tượng chứng tỏ hành động nhận thức đúng đắn Trong điều kiện hoàn cảnh cụ thể sẽ

có phương pháp nhận thức cụ thể, phương pháp bao giờ cũng được xây dựng trên cơ

sở đối tượng nhất định nhằm đạt mục đích nhất định Nói cách khác đối tượng nào phương pháp ấy

1.2.4 ương p áp dạy ọc

Phương pháp dạy học là một hệ thống nguyên tắc vận dụng lý luận dạy học

và phương tiện dạy học vào việc tổ chức và tiến hành QTDH trong nhà trường [9]

PPDH không phải là một thực thể độc lập, vì mục đích tự thân, mà chỉ là hình thức vận động của một hoạt động đặc thù: hoạt động dạy học Vì vậy, định nghĩa chung nhất của PPDH là những con đường cách thức, tiến hành hoạt động dạy học

PPDH là tổ hợp các cách thức hoạt động, tương tác giữa thầy và trò trong quá trình dạy học nhằm đạt mục đích dạy học PPDH là một trong những yếu tố quan trọng nhất của quá trình dạy học, là hệ thống những hành động có mục đích của người dạy nhằm tổ chức hoạt động truyền thụ tri thức và lĩnh hội tri thức của người học

Trong thực tiễn dạy học thường được hiểu theo ba cấp độ Cấp độ rộng nhất: dạy học là hoạt động của hệ thống nhiều tầng bậc, từ quy mô quốc gia đến quy mô một cấp học, bậc học, ngành học… Cấp độ thứ hai: dạy học được hiểu là hoạt động

cụ thể, diễn ra theo một quá trình, trong một không gian, thời gian nhất định và được cấu trúc từ các yếu tố mục đích, nội dung dạy học, các hoạt động dạy - học và kết quả dạy học Cấp độ thứ ba là cấp độ nhỏ nhất, dạy học được hiểu là hoạt động của người dạy và người học tương tác lẫn nhau nhằm thực hiện nội dung dạy học đã xác định Tương ứng với các cấp độ trên của dạy học thì PPDH cũng được hiểu theo

ba cấp độ Cấp độ rộng nhất, PPDH là cách thức triển khai hệ thống đa tầng, đa diện cho một cấp học, bậc học, ngành học,…Cấp độ thứ hai PPDH là phương pháp triển khai một QTDH cụ thể, tức là hình thành mục đích dạy học, cách thức soạn thảo và triển khai nội dung dạy học, cách thức tổ chức hoạt động dạy học và hoạt động học nhằm hiện thực hoá mục đích nội dung dạy học và cách thức kiểm tra đánh giá kết

Vậy, phương pháp dạy học là tổ hợp cách thức hoạt động tương tác của người dạy và người học, ở đ người dạy sử dụng hệ thống các phương pháp thích hợp nhằm tạo ra sự hứng thú, tự giác, tích cực, chủ động chiếm lĩnh tri thức của người học để đạt mục tiêu đề ra trong dạy học

1.2.5 ương t ện dạy ọc

Phương tiện là bất cứ sản phẩm tự nhiên hoặc nhân tạo nào được con người

sử dụng vào mục đích cụ thể của công nghệ đó, bao gồm phương tiện thông tin và truyền thông [9]

Cụ thể phương tịên dạy học được hiểu là những dụng cụ, máy móc, thiết bị, vật dụng cần thiết cho hoạt động dạy và học, giúp cho quá trình nhận biết, lĩnh hội kiến thức của người học được tốt hơn Ví dụ: sách giáo khoa, giáo trình, bảng viết, bảng dữ liệu đã chuẩn bị sẵn, tranh ảnh, phim, các đoạn clip hoạt hình mô phỏng cùng với máy chiếu qua đầu (overheat), máy chiếu đa năng Projecter với sự trợ giúp của máy tính, của các phần mềm, chương trình như Powerpoint, mindmap, Workbelch,… vật mẫu, vật thật các phương tiện, dụng cụ trang bị trong các phòng thí nghiệm thực hành

Trong QTDH, các PTDH đã hỗ trợ rất nhiều cho công việc của giáo viên và giúp cho học sinh tiếp thu kiến thức một cách thuận lợi Có được các phương tiện thích hợp, người dạy sẽ phát huy hết năng lực sáng tạo của mình trong công tác giảng dạy, làm cho hoạt động nhận thức của người học trở nên nhẹ nhàng và hấp dẫn hơn, tạo ra cho người học những tâm thế tích cực Do đặc điểm của quá trình nhận thức, mức độ tiếp thu kiến thức mới của người học tăng dần theo các cấp độ của tri giác

Khi đưa những phương tiện mới vào QTDH, người dạy có điều kiện để nâng cao tính tích cực, tính tư duy độc lập của người học và từ đó nâng cao hiệu quả của quá trình tiếp thu, lĩnh hội kiến thức và hình thành kỹ năng, kỹ xảo của người học

12

Ngoài ra với các phương tiện dạy học mới người dạy có thể rút ngắn được thời gian giảng giải thuyết trình để tập trung hơn vào rèn luyện phương pháp, kĩ năng cho người học

Tóm lại, PTDH là sản phẩm tự nhiên hay nhân tạo g p phần tương tác giữa người dạy và người học trong QTDH, là những dụng cụ, máy m c, thiết bị, vật dụng cần thiết cho hoạt động dạy và học, giúp cho quá trình nhận biết, lĩnh hội kiến thức của người học được tốt hơn Giúp người học dể hiểu bài, hiểu bài sâu sắc hơn Làm sinh động nội dung học tập, nâng cao hứng thú học tập bộ môn, nâng cao lòng tin của người học vào khoa học Giúp người dạy tiết kiệm được thời gian trên lớp trong mỗi tiết học Giúp người dạy điều khiển được hoạt động nhận thức của người học, kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của người học thuận lợi và c hiệu suất cao Dễ dàng quản lý người học trong quá trình thực hành

1.2.6 Kỹ năng

Có nhiều cách định nghĩa khác nhau về kỹ năng Những định nghĩa này thường bắt nguồn từ góc nhìn chuyên môn và quan niệm cá nhân Tuy nhiên hầu hết chúng ta đều thừa nhận rằng kỹ năng được hình thành khi chúng ta áp dụng kiến thức vào thực tiễn Kỹ năng học được do quá trình lặp đi lặp lại một hoặc một nhóm hành động nhất định nào đó Kỹ năng luôn có chủ đích và định hướng rõ ràng

Vậy, kỹ năng là năng lực hay khả năng của chủ thể thực hiện thuần thục một hay một chuỗi hành động trên cơ sở hiểu biết (kiến thức hoặc kinh nghiệm) nhằm tạo ra kết quả mong đợi

1.2.7 Quy trình

Quy trình là trình tự các bước phải tuân theo để tiến hành công việc nào đó

để đảm bảo kết quả mong muốn quy trình được xây dựng cho từng công việc cụ thể, trong công nghệ [17]

Ví dụ: Quy trình sản xuất hàng hóa, quy trình sửa chữa hệ thống điện,… Trong các quy trình bao gồm các bước cơ bản bắt buộc người thực hiện phải tuân theo một cách nghiêm ngặt để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

Dạy học cũng phải có quy trình, muốn chất lượng và hiệu quả của QTDH được nâng cao thì cần phải xây dựng một quy trình cụ thể, chi tiết bắt buộc để người dạy, người học và những nhân tố liên quan tuân theo Ví dụ: Yêu cầu người dạy và

13

người học phải chuẩn bị bài trước khi lên lớp, chuẩn bị các điều kiện, phương tiện

kỹ thuật, có như vậy mới có tiết giảng tốt, và chất lượng

1.2.8 T t

Thiết kế là quá trình tạo ra một đối tượng mới đáp ứng các tính chất, quy luật

đã yêu cầu

Thiết kế cũng là chủ ý, có nghĩa là những yếu tố đều được ra bằng suy nghĩ

và lý do Điều này có vẻ tương tự như nói rằng thiết kế là có mục đích, nhưng có một sự khác biệt quan trọng ở đây Khi chúng ta nói về mục đích, chúng ta đang đề cập đến lý do bao quát cho việc thiết kế Nó áp dụng cho các sản phẩm và quá trình như một tổng thể Không có chủ ý, thì một yếu tố đơn giản không thể trở thành một thiết kế

Thiết kế không thể tách rời nội dung Nó hoạt động như một khuôn khổ để trình bày tin nhắn, ý tưởng đặc biệt

1.2.9 Quy trìn t t b g ảng

Quy trình thiết kế bài giảng được thể hiện bằng trật tự các bước cần thực hiện

có tính bắt buộc nhất thiết phải tuân theo của người dạy để chuẩn bị bài trước khi lên lớp Công việc có tính thống nhất cao, có logic, người dạy không thể tự ý thay đổi được

Vậy, quy trình thiết kế bài giảng là thứ tự các bước cần thực hiện mà người dạy phải tuân theo để thiết kế bài giảng trước khi lên lớp cho tiết dạy Để bố cục

luân văn hợp lý và thuận tiện cho quá trình theo dõi tác giả sẽ đưa ra những quy trình thiết kế bài giảng cụ thể được trình bày chi tiết ở chương sau

1.3 Công nghệ mô phỏng và ứng dụng

1.3.1 Mô hình

a Các định nghĩa:

 Mô hình: Theo nghĩa chung nhất, được hiểu là một thể hiện bằng thực thể

hoặc bằng khái niệm – theo một cách tiếp cận xác định – một số thuộc tính và quan

hệ tiêu biểu của một đối tượng nào đó (gọi là nguyên hình) nhằm một trong hai, hoặc cả hai, mục đích nhận thức sau [9] :

- Làm đối tượng quan sát (nhận dạng) thay cho nguyên hình

- Làm đối tượng nghiên cứu (thực nghiệm hay suy diễn) về nguyên hình

14

Mô hình địa cầu trong Địa lý; mô hình nguyên tử (của Bohr) trong Vật lý;

mô hình cơ thể (toàn bộ hoặc một phần) trong cửa hàng thời trang; mô hình máy bay trong thí nghiệm khí động lực học; bản vẽ thiết kế hoặc bản vẽ chế tạo của một chi tiết máy trong Vẽ kỹ thuật; mô hình đại số mệnh đề hoặc đại số tập hợp,… của Đại số Boole; mô hình hình học cầu của Hình học Riemann (nghĩa hẹp); mô hình toán kinh tế; mô hình gia đình (hay làng,…) văn hóa Việt Nam; v.v…là những ví dụ

về mô hình theo nghĩa trên đây

Theo cách hiểu nôm na “mô hình là sản phẩm của ý tưởng bắt chước”, có thể phân biệt hai loại: mô hình diễn họa (descriptive model, bắt chước hay thể hiện đối tượng khác, ở một số thuộc tính và quan hệ tiêu biểu, như mô hình địa cầu, mô hình máy bay,…trên đây) và mô hình chuẩn mực (normative model) hay mô hình platon (là mẫu qui chiếu, tức là làm mẫu cho đối tượng khác bắt chước hay thể hiện, như

mô hình làng văn hóa Việt Nam,…)

Đầu thế kỷ XX, các nhà khoa học đã xây dựng và giải thích được khái niệm

về cơ học lượng tử, và đã quay trở lại nghiên cứu về ánh sáng và truyền dẫn ánh sáng trong tự nhiên, các nhà khoa học đã sử dụng mô hình lưỡng tính “sóng – hạt”

để giải thích hiện tượng của ánh sáng [16] Vậy có thể sử dụng mô hình để thu nhận thông tin và rút ra các kết luận về sự vật hiện tượng đã được mô hình hóa

 Mô hình hóa: Biểu diễn một đối tượng nghiên cứu bằng mô hình tương ứng

theo một cách tiếp cận nào đó, gọi là mô hình hóa đối tượng theo cách tiếp cận ấy [9]

Ví dụ, một vật rắn thực khi chịu tác dụng của lực có thể vừa chuyển động vừa biến dạng Nếu chỉ xét chuyển động do lực gây ra, mà bỏ qua biến dạng, nghĩa

là khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ (thuộc vật) được xem như không đổi trong quá trình chuyển động, thì vật rắn thực đã được mô hình hóa dưới dạng vật rắn tuyệt đối Khi đó lực chỉ có tác dụng cơ học ngoài (không làm biến đổi trạng thái cơ học trong lòng vật thể) Đó chính là cách tiếp cận của Cơ học vật rắn tuyệt đối

Với cách tiếp cận này, có thể thực hiện các phép biến đổi tương đương về lực (theo nghĩa bảo toàn tác dụng cơ học ngoài, đặc trưng bởi vectơ chính và vectơ mômen chính của hệ lực) như hợp hai lực đồng phẳng, trượt lực trên đường tác dụng, v.v…Nếu vật rắn thực được mô hình hóa dưới dạng vật rắn biến dạng nghĩa

là khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ (thuộc vật) có thể thay đổi, lực sẽ có tác dụng

15

cơ học trong (gây ra biến đổi trạng thái cơ học trong lòng vật thể) Khi đó, với Cơ học vật rắn biến dạng, các phép biến đổi tương đương về tác dụng ngoài nói trên sẽ không còn ý nghĩa vì nó không bảo toàn tác dụng trong

Hơn thế nữa, nếu chỉ xét chuyển động đơn thuần mà không quan tâm nguyên nhân biến đổi chuyển động (là lực), thì còn có thể bỏ qua cả tính vật chất (như: không có khối lượng – là đại lượng đặc trưng cho quán tính của vật khi chịu tác dụng của lực – và các vật có thể xuyên qua nhau khi chuyển động,…) Đó là cách tiếp cận của Động hình học (trong Cơ học) và Hình học Mô hình tương ứng là mô hình hình học quen thuộc

 Lí thuyết mô hình h a: là cơ sở lí luận để xây dựng mô hình :

- Xác định mô hình thoả mãn các yêu cầu đặt ra của bài toán khảo sát nguyên hình, tức là xác định tính hợp thức của mô hình

- Xác định các phép biến đổi kết quả từ mô hình thành kết quả tương ứng về

nguyên hình

Trong luận văn này mô hình là những mạch điện mô phỏng ở chương 2 bằng các phần mềm mô phỏng (xem khái niệm mô phỏng ở mục 1.3.2).

b Phân loại

Hiện chưa có một lý thuyết tổng quát về mô hình nói chung, mà chỉ có những

lý thuyết được xây dựng cho một số loại mô hình Chẳng hạn, trong lĩnh vực khoa học công nghệ, theo các cơ sở lý thuyết này, có các loại mô hình sau đây:

 Mô hình trích mẫu: Để xác định một thuộc tính hay một quan hệ nào đó ở

một tổng thể (là một tập hợp những cá thể hay một môi trường cá thể hóa được theo một nghĩa nhất định) mà vì một lí do nào đó, không thể tiến hành thực nghiệm trên mọi cá thể của nó, như : đánh giá chất lượng bia lon hay bia tươi của nhà máy bia

X, đánh giá mức độ ô nhiễm của nước sông Y, v.v…, ta chỉ có thể và cũng chỉ cần khảo sát một tập hợp cá thể (mẫu bia, mẫu nước,…) được trích ra từ tổng thể đó (gọi là mô hình trích mẫu hay tập mẫu), rồi từ kết quả có được trên mô hình suy ra kết luận hợp thức đối với nguyên hình

Trong trường hợp này, mô hình là thực thể vật lí tách ra từ nguyên hình (để tiện trình bày, có thể nói : mô hình cùng chất với nguyên hình), lý thuyết mô hình hóa là Lý thuyết xác suất và thống kê toán học đã được xây dựng từ cuối thế kỉ 17, cho phép :

- Chọn mô hình hợp thức – là tập mẫu có dung lượng đáp ứng độ chính xác và

độ tin cậy cho trước của tiêu thức (thuộc tính hoặc quan hệ tiêu biểu) cần xét

- Đánh giá (suy diễn) thống kê đúng đắn các tiêu thức tương ứng của tổng thể Chẳng hạn, có thể dùng công thức xác định dung lượng n của tập mẫu:

 Mô hình đồng dạng: Hai thực thể được gọi là đồng dạng khi các đại lượng

vật lý cùng tên của chúng tỉ lệ với nhau, đồng dạng hình học nếu chỉ có tỉ lệ về các chiều dài tương ứng, đồng dạng động hình học nếu có tỉ lệ về các vận tốc tương ứng, đồng dạng động lực học nếu có tỉ lệ về các lực tương ứng Dễ dàng thấy rằng đồng dạng động hình học thì cũng đồng dạng hình học và đồng dạng động lực học thì cũng đồng dạng động hình học

Mô hình đồng dạng là một thực thể có các thông số vật lý cùng tên với nguyên hình (tức là giống chất với nguyên hình) và được xác định theo Lý thuyết đồng dạng [9]

Theo Lý thuyết đồng dạng, điều kiện cần và đủ để hai quá trình đồng dạng là

mô tả toán học của chúng chỉ khác nhau về trị số của các đại lượng có thứ nguyên (giống chất) và các chuẩn số của chúng bằng nhau đôi một (định lý đồng dạng thứ ba) Mỗi chuẩn số này là giá trị (không thứ nguyên) của một nhóm biến đặc trưng cho thực thể

Ví dụ , các chuẩn số đồng dạng chủ yếu trong Động lực học chất lưu là:

- Số Reynold Re = vl/, là tỉ số giữa lực quán tính và lực nhớt

- Số Mach M = v/c là tỉ số giữa lực đàn hồi và lực quán tính, đánh giá ảnh hưởng của tính nén được của chất lưu (M <1 – hạ âm, M >1 – siêu âm),

2

1  

17

Các chuẩn số đồng dạng chủ yếu về truyền nhiệt (ổn định, trong chất lỏng không nén được) là số Nusselt

Nu = l/K, trong đó  – hệ số truyền nhiệt, K – độ dẫn nhiệt,

Tuỳ theo các chuẩn cứ đồng dạng : hình học, động hình học, hay động lực học, có những mô hình đồng dạng tương ứng Bản vẽ kỹ thuật trong Hình học họa hình và Vẽ kỹ thuật, mô hình hàng không mẫu hạm trong phòng triển lãm, là những ví dụ về mô hình đồng dạng hình học; mô hình của một vật bay nào đó (máy bay, tàu vũ trụ, ), tuỳ trường hợp sử dụng, có thể là một mô hình đồng dạng hình học, động hình học hoặc động lực học Ví dụ để nghiên cứu sức cản của không khí đối với máy bay thực, mô hình máy bay trong thiết bị thổi ở phòng thí nghiệm phải

là một mô hình động lực học có cùng các chuẩn số đồng dạng với quá trình thực; để nghiên cứu sức chịu đựng của một đập nước thực trước khi xây dựng, mô hình đập nước trong thiết bị thí nghiệm thủy công phải là mô hình động lực học tương ứng

Trong luận văn này mô hình đồng dạng được sử dụng để mô phỏng chiều của dòng điện, đường đi của tín hiệu … trong các mạch điện mô phỏng bằng Powerpoint

 Mô hình tương tự: Hai thực thể khác nhau về bản chất vật lý được gọi là

tương tự khi trạng thái của chúng được mô tả bằng cùng một hệ phương trình vi phân và điều kiện đơn trị (điều kiện đầu và điều kiện biên)

Mô hình tương tự là một thực thể có những thông số vật lý khác tên với nguyên hình (tức là khác chất với nguyên hình) và được xác định theo Lý thuyết tương tự Mô hình này thường được gọi tên theo chất liệu của mô hình và nguyên hình

Mô hình tương tự hiện được dùng nhiều trong các mạch điều khiển PLC

Hình 1.3 Mô hình điện-cơ

18

Ví dụ : Mô hình điện-cơ (hình 1.3) trong đó quá trình dao động cơ học ở nguyên hình 1.3b (bộ giảm chấn) được mô tả bằng cùng một dạng phương trình vi phân với quá trình dao động điện ở mô hình 1.3a (mạch điện eLCR)

Bảng 1.1 Bảng tương tự điện – cơ

 Mô hình toán học: Ba mô hình nói trên là những mô hình thực thể (vật lý)

Mô hình toán học là mô hình khái niệm dưới dạng một cấu trúc toán học hoặc một hệ thức toán học Ví dụ: các tổ chức tinh thể, hoa văn trang trí, chuyển động của vật rắn, biến hình (hình học) trong mặt phẳng, đều có thể mô hình hoá bằng cấu trúc nhóm; một hệ phần tử hai trị (thể hiện dưới hai trạng thái) có thể mô hình hoá bằng cấu trúc đại số Boole ; mô hình toán học của vật liệu đàn hồi tuyến tính là hệ thức = Eε (định luật Hooke), của mạch dao động điện hoặc cơ (hình 1.3) là phương trình vi phân dao động cưỡng bức,v.v

Ngoài cách phân biệt mô hình theo cơ sở lý thuyết nói trên, còn có thể dựa vào tính chất: tĩnh, động; thực, ảo; hoặc mục đích: (biểu diễn) cấu trúc, ứng xử; dạy học, nghiên cứu; lý thuyết, thực hành; hay chuyên ngành: vật lý, sinh học, kinh tế, ; cơ, điện, để phân biệt các loại mô hình tương ứng, khi cần thiết Tuy nhiên, cần chú ý chọn thuật ngữ thích đáng, tránh nhầm lẫn khi không có văn cảnh, chẳng hạn một thuật ngữ đơn độc mô hình cấu trúc có thể hiểu là mô hình vật lý thể hiện cấu trúc của một hệ nào đó hoặc cũng có thể hiểu là một cấu trúc toán học được dùng để mô hình hoá cấu tạo hay quy luật hoạt động của đối tượng được xét

Trong thực tế, còn thường dùng những dạng kết hợp của các mô hình trên Mô hình lược tả là một ví dụ về mô hình kết hợp (cấu trúc thứ tự, graph,…

19

và đồng dạng vật lý,…) Đây là mô hình biểu diễn bằng hình học trực quan những thuộc tính hay quan hệ nào đó (hình học hoặc phi hình học) của đối tượng được xét Các lược đồ cấu trúc của một hệ thống, lưu đồ tiến trình của một quá trình (lưu đồ lập trình cho máy tính, lưu đồ vận hành của một thiết bị, ) là những ví dụ thường gặp của mô hình này Ngoài lợi ích về quan sát, trong nhiều trường hợp, các mô hình này giúp ích cho việc nghiên cứu phương

án phân bổ hợp lý trên nguyên hình

Trong luận văn này mô hình toán học được ứng dụng để mô tả trạng thái của các linh kiện điện tử, trạng thái của các mạch, các phương trình này được giải bởi các phần mềm mô phỏng và được thể hiện bằng hình ảnh

- Đã là bắt chước tất phải tái hiện được, không nhiều thì ít, một số nét tiêu biểu của cái thật, nhằm bắt chước (hàm ý mô hình và mô hình hóa)

- Đã là bắt chước tất phải thử xem có giống thật không, nếu chưa giống lắm thì sửa lại cho giống hơn (hàm ý thực nghiệm quan sát được và điều khiển được) Trong giáo dục, Mô phỏng được sử dụng để:

- Khảo sát các hiện tượng, sự vật, sự kiện: Thông qua tương tác với mô phỏng

bằng cách thay đổi đầu vào và tùy biến, người học có thể quan sát được nhiều diễn biến từ một hiện tượng từ đó giúp cho họ tự nhận xét và rút ra kết luận

- ác định vấn đề và giải pháp: Bằng cách vận hành các yếu tố khác nhau

của hệ thống, người học có thể hiểu về hệ thống, dự đoán, xác định vấn đề và đưa ra giải pháp

- Giải thích những quá trình phức tạp: Giáo viên có thể sử dụng Mô

phỏng để minh họa cho quá trình hệ thống hoạt động để người học hiểu sâu hơn

về quá trình đó

20

- Củng cố: Sau khi được cung cấp đầu vào về kiến thức, người học sử

dụng Mô phỏng để ứng dụng và củng cố lý thuyết

Hình 1.4 Mô phỏng trên máy tính

Trong khoa học và công nghệ, mô phỏng là con đường để tiếp cận đối tượng một cách hiệu quả Nó tồn tại song song với con đường nghiên cứu lý thuyết thuần túy (phương pháp suy diễn) và nghiên cứu thực nghiệm trên đối tượng thực Nó được thực hiện khi không thể, không cần hay không nên thực nghiệm trên đối tượng Mô phỏng tạo điều kiện thuận lợi cho người sử dụng về các mặt: nhận thức, trực quan hóa, dễ tiếp cận và đo lường, lặp lại theo ý muốn, thử nghiệm ý tưởng sáng tạo, công nghệ, hiệu quả kinh tế Làm quen và rèn luyện kỹ năng khi tiếp xúc với công việc thực tế [24]

Hình1.5 Cấu trúc quá trình mô phỏng trong nghiên cứu khoa học

Trong phạm vi luận văn có thể hiểu mô phỏng như sau: Mô phỏng là việc xây dựng các mô hình trực quan của một hệ thống có sẵn để quan sát, điều khiển và

nghiên cứu nhằm rút ra kết luận đạt mục đích đề ra ban đầu

Đối tượng

Ý tưởng ban đầu

Hệ thống dữ liệu

Mô hình Chương trình

Phần mềm

hỗ trợ trên máy tính

Bổ sung dữ liệu

Hoàn thiện, sao lưu Không đạt

Mô phỏng

21

1.3.3 Công nghệ mô phỏng

Như đã thấy ở trên, một lý luận (hay một lý thuyết) khoa học là một hệ thống tri thức được xây dựng cho một mô hình (theo một cách tiếp cận nào đó) của đối tượng khách quan được xét Tính hợp thức của mô hình được khẳng định bởi lý thuyết mô hình hóa tương ứng (nếu có) hoặc dựa trên những luận cứ được thực tiễn kiểm chứng Những thành tố của một lý luận là : đối tượng nghiên cứu, một hệ thống khái niệm về nhận dạng đối tượng, một hệ thống quy luật về sự tồn tại và phát triển của đối tượng, một hệ thống nguyên tắc và phương pháp về nghiên cứu phát triển và vận dụng lý luận vào thực tiễn

Những khái niệm về mô hình, mô phỏng và lý thuyết mô hình hóa trên đây,

là nội dung cơ bản của hệ thống tri thức về nhận dạng, xây dựng và ứng dụng mô phỏng trong thực tế khoa học, công nghệ, tức là lý luận mô phỏng

Gắn liền với lý luận mô phỏng là CNMP, được xây dựng tương tự như mọi

công nghệ quen biết khác Như vậy, hệ thống phương tiện, phương pháp và kỹ năng

mô phỏng được gọi là CNMP [9]

 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Công nghệ mô phỏng

Trong khoa học và công nghệ, mô phỏng là con đường nghiên cứu thứ ba, song song với nghiên cứu lý thuyết thuần túy (nghiên cứu suy diễn) và nghiên cứu thực nghiệm trên đối tượng thực Nó được sử dụng khi :

- Không thể hay không nên thực nghiệm trên đối tượng thực, vì những lí do khác nhau, như : nguyên hình là đối tượng chỉ xuất hiện một lần, hoặc hy hữu, không mong đợi, như mô phỏng vụ ám sát J.F.Kennedy, mô phỏng ASEM (2012),

mô phỏng động đất; nguyên hình chưa có, đang được thiết kế hoặc đang nghiên cứu thi công; có nguyên hình nhưng điều kiện kích cỡ (quá lớn hoặc quá bé), tốc độ (quá nhanh hoặc quá chậm), chi phí (quá đắt), an toàn (quá nguy hiểm) hoặc đạo đức, v.v…không cho phép;

- Không cần thực nghiệm trên đối tượng thực, nếu mô phỏng khả thi hơn và hiệu quả hơn, đối với :

+ Hoạt động nhận thức : như mô phỏng nghiên cứu tải trọng động trên mô hình máy bay hay đập nước (đã nói ở trên); mô phỏng kiểm chứng thuật toán điều khiển trên

22

mô hình máy CNC hay rôbôt; mô phỏng ảo bằng máy tính, nhằm giả lập tình huống,

dò nghiệm theo kiểu “thử – sai”, với số lần tùy ý, để tìm phương án tối ưu,…

+ Rèn luyện kĩ năng : trước khi triển khai ứng dụng một phương tiện hay phương pháp đắt tiền hoặc đòi hỏi năng lực chuyên môn cao, như thực hành ảo trong dạy lái máy bay hoặc dạy mổ nội soi,…

1.4 Thực trạng việc thiết kế dạy học bằng CNMP tại trường Cao đẳng

Kỹ thuật Công nghiệp Bắc Giang

1.4.1 nét sơ ược v Trường Cao ẳng Kỹ thu t Công nghiệp Bắc Giang

Tên tiếng Việt: Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp

Tên tiếng Anh: College of Industrial Techniques (CIT)

Địa chỉ: Số 202 đường Trần Nguyên Hãn, thành phố Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang Điện thoại: 02403 854513, 02403 856210 Fax: 02403 854513

Website: http://bcit.edu.vn email: contact@bcit.edu.vn

Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp, trực thuộc Bộ Công Thương, tiền thân là Trường Công nhân Kỹ thuật II (gọi tắt là Trường II), được thành lập từ năm

1966 Trường thuộc khối các trường công lập, nằm trong hệ thống giáo dục quốc dân của Việt Nam Trải qua 48 năm xây dựng và phát triển, trường đã đào tạo, bồi dưỡng và đào tạo lại cho đất nước trên 35 ngàn cán bộ quản lý, kỹ thuật viên trình

độ cao và công nhân kỹ thuật lành nghề Hiện nay quy mô của trường giữ mức ổn định trên 4.500 học sinh, sinh viên các hệ đào tạo chính quy, 1.500 sinh viên hệ liên thông cao đẳng, đại học chính quy và vừa làm vừa học, khoảng 1.200 học sinh trung học phổ thông thuộc 03 khối lớp 10, 11, 12; trên 500 tu nghiệp sinh đang được đào tạo để chuẩn bị du học Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan và khoảng trên 2.000 học viên đào tạo cấp chứng chỉ

Về tổ chức, nhà trường có 6 khoa, 6 phòng chức năng và 5 trung tâm, với

166 cán bộ giáo viên cơ hữu và khoảng 10 giáo viên thỉnh giảng Riêng khoa Điện

tử - Tin học có 14 giáo viên, trong đó có 4 giáo viên có trình độ thạc sĩ, 7 giáo viên hiện đang học cao học và 3 giáo viên tốt nghiệp đại học

Tầm nhìn: Trở thành cơ sở giáo dục đại học danh tiếng, chất lượng, đào tạo

đa cấp, đa ngành, đáp ứng các yêu cầu phát triển và hội nhập của đất nước, hướng đến chuẩn khu vực và quốc tế về đào tạo; Trung tâm hợp tác đào tạo và chuyển giao

23

công nghệ, là nơi khởi đầu sự nghiệp của sinh viên Việt Nam và nơi giao lưu, học tập của sinh viên quốc tế

ứ mạng: Đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cho ngành công nghiệp,

thương mại theo hướng thực hành công nghệ, có khả năng tự nghiên cứu ứng dụng, làm việc độc lập và sáng tạo tại các doanh nghiệp trong và ngoài nước

Mục tiêu: Phát triển ổn định, bền vững, từng bước nâng cao chất lượng Đào

tạo cán bộ quản lý, cử nhân, kỹ thuật viên, thợ lành nghề có phẩm chất đạo đức tốt,

có sức khoẻ, tư chất tốt, kiến thức chuyên môn vững, kỹ năng thực hành nghề cao, tác phong công nghiệp và kỷ luật lao động, có khả năng thích ứng với môi trường hội nhập quốc tế Đảm bảo các tiêu chí phục vụ cho nền công nghiệp, thương mại của đất nước, có khả năng tham gia các chương trình nghiên cứu ứng dụng phát triển kinh tế khu vực và thế giới

- Đa dạng hoá các ngành nghề đào tạo, tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập nâng cao trình độ, góp phần đào tạo nguồn nhân lực chủ yếu cho các ngành công nghiệp, thương nghiệp và dịch vụ

- Đổi mới cơ chế quản lý, chương trình, nội dung, hình thức đào tạo và phương pháp giảng dạy; nâng cao trình độ đội ngũ giảng viên, từng bước hiện đại hoá cơ sở vật chất; đẩy mạnh quan hệ hợp tác quốc tế về đào tạo nhằm tạo môi trường học tập mang tính hợp tác, năng động và sáng tạo, giúp người học phát triển toàn diện nhân cách và chuyên môn

- Thực hiện đào tạo theo nhu cầu xã hội, đào tạo theo địa chỉ, tăng cường gắn kết giữa đào tạo với sử dụng lao động, gắn đào tạo với thực tế sản xuất

- Tăng cường công tác nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ mang tính ứng dụng cao cho ngành công nghiệp trong nước và các chương trình hội nhập khu vực

1.4.2 Cơ s v t c ất của trường Cao ẳng Kỹ thu t Công nghiệp Bắc Giang

Trụ sở chính của Nhà trường có diện tích trên 4,5 ha, trong đó có hệ thống các nhà xưởng trên 9000 m2, giảng đường học lý thuyết hơn 6000 m2, sân vận động trên 1000 m2, khu rèn luyện thể thao 700 m2, ký túc xá sinh viên, nhà ăn, câu lạc bộ

Diện tích mặt bằng đã xây dựng phục vụ cho đào tạo gồm:

- Ba toà nhà 4 tầng với 60 phòng học lý thuyết, diện tích trên 6000m2;

24

- 09 nhà xưởng thực hành với diện tích trên 9000 m2; được trang bị nhiều thiết

bị thực tập tiên tiến, hiện đại của Đức, Nhật, Pháp, Italia, Đài Loan… phục vụ cho các nghề đào tạo;

- 01 Trung tâm công nghệ cao, diện tích 200m2;

- Khu nội trú gồm 02 tòa nhà 4 tầng và 2 tầng, đủ chỗ cho 600 học sinh

Nhà trường đã được Bộ Công Thương phê duyệt Quy hoạch xây dựng phát triển giai đoạn 2007 - 2020 với số vốn 158 tỷ đồng; Giai đoạn I (2008 - 2011) đã được triển khai xây dựng 2 hạng mục gồm Nhà xưởng thực hành 5 tầng và Nhà đa năng 8 tầng với số vốn 52 tỷ đồng Giai đoạn II (2013 - 2017) đã được Bộ Công Thương phê duyệt Dự án đầu tư 02 nhà xưởng thực hành với tổng mức là 53 tỷ đồng

1.4.3 Đ c ểm của học sinh học ngh v c ểm của môn Kỹ thu t Đ ện tử

a Đặc điểm của học sinh học nghề.

Hiện nay, việc học sinh theo học nghề ở nước ta chủ yếu là các em không thi

đỗ vào các trường ĐH, CĐ không có khả năng học tập lên cao Trình độ đầu vào của học sinh học nghề thấp, hầu hết các cơ sở đào tạo nghề trong cả nước đều không

tổ chức thi tuyển đầu vào để đào tạo các trình độ TCN, CĐN Chủ yếu các cơ sở này nhận hồ sơ và xét tuyển đầu vào thông qua học bạ THPT, hoặc THCS

Tâm lý học sinh khi vào các trường nghề không hứng thú, tham gia học tập, không có thái độ học tập đúng đắn không xác định được mục đích của việc học nghề Vì vậy, việc tạo ra hứng thú nghề nghiệp cho các em, làm cho các em có thái

độ yêu nghề nghiệp, yêu lao động, xác định đúng đắn mục đích học tập, phấn đấu học tập rèn luyện tốt, phục vụ cho công cuộc xã hội sau này là một việc làm vô cùng quan trọng

Dạy học với sự hỗ trợ của CNMP là một giải pháp quan trọng, giúp các em tiếp cận nhanh với xã hội hiện đại, kích thích trí tò mò, óc tư duy sáng tạo của học sinh, tạo hứng thú cho các em học nghề

b Đặc điểm của môn Kỹ thuật Điện tử

Nghề Điện tử là nghề phổ biến được đào tạo tại hầu hết các cơ sở đào tạo nghề, các trường nghề, trường ĐH, CĐ và THCN khối ngành kỹ thuật trong cả nước

Môn học Kỹ thuật Điện tử thuộc khối kiến thức cơ sở nghề, là kiến thức cơ sở mang tính nền tảng, cơ bản về tổng quát nghề nghiệp Nội dung của môn Kỹ thuật Điện

- Trình bày về các dạng tín hiệu xung, các chế độ khóa của Transistor Lắp ráp

và cân chỉnh được các mạch dao động

Môn Kỹ thuật điện tử nằm trong chương trình đào tạo nghề tại trường Cao

đẳng Kỹ thuật Công nghiệp Bắc Giang, trên cơ sở đã giảng dạy môn Kỹ thuật Điện

tử tác giả thấy nó có các đặc điểm sau:

- Tính cụ thể và tính trừu tượng: Nội dung môn học bao gồm kiến thức tổng

quát của nghề, người học có thể tri giác trực tiếp thông qua mô hình thực tế, các sản phẩm, các bài luyện tập bên cạnh đó cũng có các kiến thức yêu cầu học sinh phải có

tư duy trừu tượng như các khái niệm, các nguyên lý, quá trình chuyển động của các

hạt mang điện tích, quá trình tạo ra dòng điện …

- Tính tổng hợp và tích hợp: Môn học được xây dựng trên cơ sở kiến thức lý

thuyết của nghề, các quá trình, nguyên lý hoạt động, lý giải đầy đủ và chính xác nội dung cụ thể của nghề Việc giải các bài toán phân cực cho Transistor, giải phương trình tương đương tham số H… đòi hỏi người học phải biết vận dụng các kiến thức

đại cương liên quan

- Tính logic và chuyên sâu: Môn học được xây dựng theo trình tự nhất định,

theo một khía cạnh của nghề, được phân bổ hợp lý về mặt thời gian, các kiến thức

cơ sở học trước, các kiến thức chuyên sâu học sau

1.4.4 Th c trạng việc thi t k dạy học bằng công nghệ mô phỏng

Thông qua việc điều tra khảo sát thực tế tại trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp Bắc Giang với 30 cán bộ giáo viên (14 giáo viên khoa Điện tử - Tin học, 10 giáo viên khoa Điện - Tự động hóa, 06 giáo viên khoa Cơ khí – Động lực) tham gia khảo sát cho thấy, việc triển khai dạy học bằng ứng dụng CNTT tại cơ sở chưa đồng

26

bộ, trình độ vận dụng CNTT của giáo viên chưa cao Chưa có quy định cụ thể phục

vụ cho việc thiết kế bài giảng bằng sử dụng công nghệ mô phỏng Việc thiết kế bài giảng cho các môn cơ sở nghề cũng như các môn chuyên sâu tại trường chưa thống nhất, chủ yếu dựa vào khả năng của từng giáo viên phụ trách giảng dạy môn học, điều này dẫn đến việc thiết kế bài giảng còn mang tính tự phát Số cán bộ giáo viên được hỏi hiện nay đang thiết kế bài giảng theo phương pháp truyền thống, chưa ứng dụng CNTT vào việc soạn giáo án và viết đề cương bài giảng, cụ thể:

- 100% số giáo viên được hỏi đều soạn giáo án viết tay dẫn đến việc rất mất thời gian cho việc soạn giáo án, vì sổ giáo án viết tay không sử dụng lại được từ năm này sang năm khác (khó lưu trữ)

- Khoảng 80% giáo viên sử dụng phương pháp viết đề cương bài giảng bằng máy tính nhưng cơ sở lại rất ít những giáo trình lưu hành nội bộ, học sinh, sinh viên muốn tham khảo tài liệu sát với chương trình đào tạo cũng gặp khó khăn

- Số lượng trang thiết bị phục vụ cho dạy học bằng công nghệ mô phỏng còn hạn chế dẫn đến tình trạng giáo viên muốn áp dụng bài giảng bằng phương pháp mô phỏng phải mất nhiều thời gian chuẩn bị

Bảng 1.2 Đơn vị và đối tượng khảo sát

TT Đơn vị được khảo sát Đối tượng khảo sát - Giáo viên

Luận văn đ đưa ra một quy trình cụ thể cho việc thiết kế bài giảng với sự ứng dụng của CNMP, ứng dụng phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học nhằm tích cực h a tư duy người học Đồng thời đưa ra tiêu chí cụ thể để đánh giá bài giảng với sự ứng dụng CNMP cho môn Kỹ thuật Điện tử

1.4.5 V n dụng các p ương p áp g ảng dạy hiện nay các trường dạy ngh

a Vận dụng phương pháp truyền thống

Các PPDH truyền thống như: Thuyết trình, giảng giải, đàm thoại, sử dụng sách giáo khoa, tài liệu tham khảo, quan sát, trực quan, làm mẫu, luyện tập… vẫn đang được

sử dụng phổ biến

27

b Vận dụng các phương pháp dạy học tích hợp

PPDH tích cực như phương pháp công não, sử dụng phương tiện trong dạy học, dạy học với ứng dụng của CNMP… vẫn chưa được quan tâm, ứng dụng rộng rãi Mặt khác, việc chậm đổi mới nội dung đào tào là một trong những nguyên nhân quan trọng làm cho các PPDH tích cực hóa tư duy người học ít được ứng dụng Để vận dụng đúng

và hiệu quả các PPDH tích cực hóa tư duy người học đòi hỏi phải có sự nỗ lực của chính người giáo viên, phải bắt đầu từ khâu thiết kế bài giảng

Luận văn đ xây dựng trình tự thiết kế bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử với sự hỗ trợ của CNMP đầy đủ, chi tiết, rõ ràng, giúp cho giáo viên giảng dạy môn Kỹ thuật Điện tử có thể vận dụng hiệu quả nhất

c Sử dụng phương tiện hỗ trợ dạy học để cải tiến phương pháp dạy học

Phương tiện dạy học là công cụ tương tác trong QTDH giúp chuyển hóa nhanh hơn, sâu sắc hơn tri thức trong xã hội đến với người học Hiện nay trong dạy nghề nhất

là nghề điện tử các môn cơ sở nghề có nội dung trừu tượng, việc phân tích nguyên lý hoạt động của mạch điện, sự chuyển động của các electron trong phân tử, sự hình thành dòng điện trong mạch đều không nhìn thấy được Để học sinh hiểu được nội dung này giáo viên phải giảng đi giảng lại, kết hợp với mô hình, tranh minh họa…

PTDH là công cụ dùng trong QTDH, nó mang thông tin và có nhiệm vụ truyền đạt thông tin từ người thầy đến người trò Làm tăng khả năng hứng thú của người học, kích thích tư duy người học, tạo sự tò mò, ham muốn tìm hiểu và khám phá trong học tập Giúp người dạy kiểm soát, đánh giá chính xác khả năng tiếp thu tri thức của người học

Dù dạy học theo hình thức nào thì PTDH cũng được sử dụng một cách tối đa và

là tác nhân chính của quá trình truyền đạt tri thức đến cho người học

d Mâu thuẫn giữa thời gian dạy học và lượng kiến thức nghề nghiêp

Với xu thế phát triển của xã hội tri thức, sự phát triển nhanh và mạnh mẽ của KHKT và công nghệ, điều này đã tạo áp lực rất lớn đến đào tạo nghề nghiệp ở nước ta

Để người thợ đào tạo ra đáp ứng được nhu cầu xã hội, có khả năng nhạy bén với thị trường lao động thời mở cửa đã và đang là gánh nặng đặt lên vai các nhà giáo dục Khối lượng kiến thức ngày càng nhiều và nặng lề, bên cạnh đó thì thời gian đào tạo ngày càng rút ngắn, đây là mâu thuẫn cơ bản của quá trình đào tạo

28

Để giải quyết mâu thuẫn này yêu cầu phải có một quy trình tổ chức dạy học hợp

lý, tận dụng tối đa thời gian học tập trên lớp, kích thích trí tò mò ham học hỏi và khả năng tư duy nhận thức của người học Một trong những giải pháp tối ưu để giải quyết mâu thuẫn trên là ứng dụng CNMP vào nội dung giảng dạy, để làm được điều này đòi hỏi phải có một quy trình thiết kế bài giảng hợp lý, chi tiết và rõ ràng cho giáo viên để

họ có điều kiện chuẩn bị bài giảng trước khi lên lớp

29

KẾT LUẬN CHƯƠNG I

CNMP trong dạy học là một hướng áp dụng có hiệu quả đã được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Đặc biệt, ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của KHKT, CNTT đã làm cho CNMP trở thành vô cùng hữu ích và hiệu quả trong các nghiên cứu trừu tượng, có độ phức tạp cao, nghiên cứu mang tính chất nguy hiểm, độc hại… Trong phạm vi chương I, luận văn đã đề cập đến một số khía cạnh của lý luận dạy học, công nghệ dạy học, CNMP, ứng dụng của CNMP trong dạy học môn

Kỹ thuật Điện tử tại trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp Bắc Giang cụ thể:

- Khái quát về lý luận nói chung, các khái niệm liên quan đến QTDH, các quy luật

cơ bản của QTDH và nguyên tắc dạy học để từ đó đưa ra định nghĩa về lý luận dạy học

- Làm rõ các khái niệm về công nghệ dạy học, phương pháp, phương tiện, kỹ năng, quy trình, thiết kế và quy trình thiết kế bài giảng khi sử dụng CNMP

- Phân tích các khái niệm liên quan đến mô phỏng và CNMP trong dạy học Hệ thống hóa, phân loại một cách hợp lý các dạng mô hình mô phỏng Luận văn đã hoàn thiện lý thuyết về CNMP và vận dụng chúng trong dạy học môn Kỹ thuật Điện tử

- Nêu bật được ý nghĩa khoa học và thực tiễn của CNMP, đưa ra thực trạng về việc ứng dụng CNMP tại trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp Bắc Giang

30

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

VỚI CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG 2.1 Nguyên tắc thiết kế bài giảng với ứng dụng công nghệ mô phỏng

2.1.1 Những yêu c u chung v thi t k bài giảng

- Thể hiện được đầy đủ nội dung dạy học

- Đảm bảo tính quan sát được

2.1.2 Nguyên tắc thi t k bài giảng ứng dụng công nghệ mô phỏng

Để thiết kế bài giảng và dạy học ứng dụng CNMP có hiệu quả và phát huy tính tích cực hóa tư duy người học, ngoài những yêu cầu chung ở trên, bài giảng ứng dụng CNMP còn phải tuân thủ một số nguyên tắc khác Trong phạm vi luận văn này tác giả chỉ đề cập đến việc thiết kế bài giảng với ứng dụng CNMP trên cơ

sở máy tính và phần mềm hỗ trợ trong dạy học Vì vậy, các nguyên tắc cần phải tuân theo khi thiết kế bài giảng cụ thể bao gồm:

a Đảm bảo tính chất đặc trưng của mô phỏng: phù hợp, quan sát và điều khiển được, khả thi và hiệu quả

Sự phù hợp ở đây thể hiện khả năng, năng lực sư phạm của người thiết kế bài dạy, khi tiến hành xây dựng bài giảng ứng dụng CNMP phải xác định rõ ràng mục tiêu của bài giảng đó, từ đó xác định được khối kiến thức trọng tâm cần thiết của bài dạy, lựa chọn nội dung để xây dựng các mô phỏng dùng phần mềm hỗ trợ theo trình

tự logic của quá trình nhận thức và QTDH Không phải nội dung nào cũng mô phỏng, vì vậy cần phải có sự chọn lọc nội dung một cách có hệ thống , chi tiết, những nội dung mang tính trừu tượng của bài học, học sinh cần ghi nhớ sau khi học xong bài này Khi thiết kế các mô phỏng phải đảm bảo các mô hình được xây dựng phù hợp với đối tượng nghiên cứu, thể hiện đầy đủ các tính chất đặc trưng của đối tượng nghiên cứu, bên cạnh đó phải xây dựng những tình huống mô phỏng tạo điều kiện cho sinh viên suy nghĩ, tìm tòi, trao đổi va xây dựng, sau đó so sánh kết quả

31

với mô phỏng mẫu, đồng thời có tính mở tạo điều kiện cho người học có khả năng

tự xây dựng bài, tự thiết kế các mô phỏng tiếp theo tương tự khi cần thiết tại lớp cũng như ở nhà

Nội dung dạy học phải tuân thủ theo chương trình của môn học, phù hợp với nhiều đối tượng khác nhau trong cùng một lớp học, cùng một khóa học, việc lựa chọn các hình thức mô phỏng dạng 2D hoặc 3D, lựa chọn các hiệu ứng mầu sắc tương phản khi mô phỏng, sao cho khi mô phỏng thể hiện một cách rõ ràng các ý tưởng cần truyền đạt, các nội dung dạy học cần thiết, đảm bảo việc quan sát và điều khiển dễ dàng, sau đó lựa chọn phần mềm hỗ trợ tương thích nhưng đơn giản, lý tưởng, dễ sử dụng như Circuitmaker, Proteus, Multisim, Orcad…Ví dụ, khi cần mô phỏng các mạch điện dạng số, có thể chọn phần mềm Circuitmaker hoặc Proteus,

mô phỏng các mạch tương tự nên chọn phần mềm Multisim, còn mô phỏng hệ thống lập trình, quảng cáo, vi xử lý, vi điều khiển ta có thể chọn phần mềm Proteus

Sự phù hợp ở đây còn thể hiện khả năng lượng hóa, kiểm tra đánh giá được mức độ nhận thức của sinh viên trong QTDH

b Đảm bảo tính sư phạm khi thiết kế các mô phỏng

Đây là một nguyên tắc quan trọng trong quá trình thiết kế bài giảng với ứng dụng CNMP Nếu nguyên tắc này không được tôn trọng, người thiết kế quá lạm dụng các mô phỏng sẽ dẫn đến nhàm chán, biến tiết dạy thành một xem phim hoặc hướng dẫn sử dụng phương tiện kỹ thuật Điều này rất nguy hiểm, nó làm phản tác dụng của CNMP trong dạy học, làm người học trở nên thụ động, phụ thuộc vào phương tiện kỹ thuật dạy học

Đảm bảo tính sư phạm ở đây thể hiện việc lựa chọn nội dung trọng tâm khi thiết kế mô phỏng, trình chiếu các mô phỏng hợp lý theo trình tự logic của nhận thức:

- Sử dụng các mô phỏng phải đúng lúc:

+ Phù hợp với tiến trình, nội dung bài giảng

+ Tránh gây sự phân tán cho sinh viên khi sử dụng

+ Không nên quá nặng về phô trương, trình diễn kỹ thuật, phần mềm

- Sử dụng các mô phỏng phải đúng nơi:

+ Phải có kế hoạch trước trong việc sự dụng bài giảng ứng dụng CNMP, tránh lạm dụng để biểu diễn hay phô trương khả năng của mình

+ Có thể huấn luyện trước kỹ năng cần thiết để sinh viên tham gia trực tiếp vào quá trình mô phỏng (tính tương tác)

+ Bố trí các thiết bị quan sát, mô phỏng phải phù hợp với chiều cao, tầm nhìn

c Đảm bảo tính sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học tương tác:

- Bài mô phỏng phải có kiến thức mở để sinh viên có thể thay đổi các thông số của mạch, thay đổi trạng thái của mạch nhằm phát triển khả năng tư duy kỹ thuật và

tư duy logic của người học, tạo điều kiện cho người học có thể tự học mọi lúc, mọi nơi khi cần Người học có thể phát huy tư duy sáng tạo của mình theo nhiều hướng khác nhau thông qua việc thay đổi thông số của mô hình sau đó mô phỏng và quan sát hiện tượng, chứng minh kết quả, rút ra kết luận, thay đổi, so sánh Đây là yếu tố quan trọng nhất thể hiện tính hiệu quả của việc ứng dụng CNMP trong dạy học

- Phải có định hướng mục tiêu sử dụng của mô phỏng đối với mỗi bài dạy, mỗi nội dung kiến thức, xác định rõ ràng các mục tiêu kiến thức, kỹ năng, thái độ mà học sinh cần phải đạt được thông qua bài giảng với ứng dụng CNMP

- Lựa chọn các hiệu ứng cho các mô phỏng phải phù hợp và hiệu quả cao, màu sắc tác động vào mạch hoạt động phải rõ ràng Tránh hiện tượng trùng lặp nhiều lần, tạo nên sự phong phú về nội dung, sinh động, tích cực hóa hoạt động nhận thức của sinh viên nhằm đạt mục đích học tập đề ra

d Đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng:

- An toàn về điện: Khi sử dụng hệ thống, thiết bị phục vụ cho các mô phỏng cần chú ý đến các biện pháp an toàn cho giáo viên, học sinh, và thiết bị đang sử dụng Hạn chế các tiếp xúc không cần thiết, các động tác thừa không cần thiết trong quá trình mô phỏng, tránh các tiếp xúc với nguồn điện áp cao Hệ thống dây dẫn, dây nối đến các thiết bị phải sắp xếp, bố trí gọn gàng, tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn về điện Tuyệt đối tuân thủ các quy định về an toàn của từng loại thiết bị khi sử