ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT 3D TRONG GIẢNG DẠY MÔN HỌC VẼ KỸ THUẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - KIỀU THỊ LIÊN ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT 3D TRONG GIẢNG DẠY MÔN HỌC VẼ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT CHUYÊN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS LÊ TRUNG DŨNG Hà Nội – Năm 2011 LỜI CAM ĐOAN Tên là: Kiều Thị Liên Sinh ngày: 08/10/1982 Nghề nghiệp: Giáo viên Hiện cơng tác trường Trung cấp nghề khí I Hà Nội Tơi xin cam đoan mà viết luận văn tìm hiểu nghiên cứu thân Mọi kết nghiên cứu ý tưởng tác giả khác có trích dẫn đầy đủ Các hình vẽ thiết kế trình soạn giáo án điện tử nêu luận văn trung thực chưa thực cơng trình khác Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm mà tơi cam đoan Hà nội, ngày tháng năm 2011 Tác giả Kiều Thị Liên LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành: Thầy hướng dẫn: PGS TS Lê Trung Dũng tận tình dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Khoa Sư phạm kỹ thuật, Viện đào tạo sau đại học, tập thể thầy cô giáo Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu luận văn tác giả hoàn thành thời hạn Gia đình tồn thể anh em, bạn bè, đồng nghiệp quan tâm, động viên, giúp đỡ tác giả suốt trình thực luận văn Hà nội, ngày tháng năm 2011 Tác giả Kiều Thị Liên MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan 01 Lời cảm ơn 02 Mục lục 03 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt 06 Danh mục bảng 07 Danh mục hình vẽ, đồ thị 08 MỞ ĐẦU 11 Chương 1- TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Cơ sở khoa học lý luận phương pháp dạy học 13 1.1.1 Công nghệ dạy học đại 13 1.1.2 Phương pháp dạy học chuyên nghành kỹ thuật 15 1.1.2.1 Phương pháp dạy học trực quan 15 1.1.2.2 Tổng quan phương pháp mô 16 1.2 Tổng quan công nghệ CAD/CAM 21 1.2.1 Giới thiệu CAD/CAM 21 1.2.2 Đối tượng phục vụ CAD/CAM 22 1.2.3 Ứng dụng phát triển công nghệ CAD/ CAM Việt Nam 23 1.2.4 Tổng quan Solidworks 26 1.3 Cơ sở lý luận việc ứng dụng phần mềm Solidworks thiết kế chi tiết giảng dạy môn học Vẽ kỹ thuật Tại trường trung cấp nghề Cơ Khí I Hà Nội 27 1.3.1 Sơ lược trình hình thành phát triển trường trung cấp nghề Cơ khí I Hà Nội 27 1.3.2 Chương trình khung mơn học Vẽ kỹ thuật khí 28 1.3.3 Nhiệm vụ môn học Vẽ kỹ thuật 34 1.3.4 Đặc điểm môn học Vẽ Kỹ thuật 35 1.3.5 Thực trạng dạy học môn học Vẽ kỹ thuật 36 1.3.6 Hiệu ứng dụng phần mềm Solidworks thiết kế chi tiết 3D giảng dạy môn học Vẽ kỹ thuật 37 1.3.6.1.Kích thích hứng thú học tập học sinh, sinh viên 37 1.3.6.2 Phát triển tư kỹ thuật 37 1.3.6.3 Giúp học sinh, Sinh viên học theo nhịp độ thân 37 Chương - ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS THIẾT KẾ CỤM CHI TIẾT TAY QUAY TA RÔ 2.1 Các bước khởi động phần mềm Solidworks 39 2.2 Giao diện Solidworks 40 2.3 Khái niệm mặt phẳng vẽ phác 41 2.4 Thiết kế thân Tay quay Ta rô 43 2.5 Thiết kế Tấm kẹp động 54 2.6 Thiết kế tay nắm 56 2.7 Thiết kế Trục xiết 57 2.8 Vẽ chốt Φ3 58 2.9 Bản vẽ lắp cụm chi tiết Tay quay ta rô 58 2.10 Quy trình tháo cụm chi tiết Tay quay Ta rơ 60 2.11 Quy trình lắp cụm chi tiết Tay quay Ta rô 61 Chương - THIẾT KẾ MINH HỌA BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ MÔN HỌC VẼ KỸ THUẬT CHO CHUYÊN NGHÀNH CẮT GỌT KIM LOẠI TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ CƠ KHÍ I HÀ NỘI 3.1 Khái niệm giảng điện tử 63 3.2 Các bước thiết kế xây dựng giảng điển tử 63 3.2.1 Xác định mục tiêu học 63 3.2.2 Lựa chọn kiến thức trọng tâm học 64 3.2.3 Hình thành ý tưởng 64 3.2.4 Sử dụng chương trình cơng cụ để thiết kế giảng điện tử 64 3.2.5 Lưu đồ tiến trình học 66 3.2.6 Thể dạy thành chương trình chạy thử, sửa chữa hồn chỉnh dạy .66 3.2.7 Chạy thử, sửa chữa hoàn chỉnh dạy 66 3.3.Tác dụng giảng điện tử .67 3.4 Các tiêu chí đánh giá giảng điện tử 67 3.5 Xây dựng minh hoạ giảng điện tử môn Vẽ kĩ thuật Trường Trung cấp nghề Cơ khí I Hà Nội 68 3.6 Kết thực nghiệm sư phạm 78 3.6.1 Đánh giá định tính 78 3.6.2 Đánh giá định lượng 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 PHỤ LỤC 83 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT - CAD: Computer Aided Design - CAM: Computer Aided Manufacturing - CAE: Computer Aided Engineering - CIM: Computer Intergrated Manufacturing - NC: Numerical Control - CNC: Computer Numerical Control - QTDH: Quá trình dạy học - CNDH: Công nghệ dạy học - CNTT: Công nghệ thông tin - NCKH: Nghiên cứu khoa học - KHKT: Khoa học kỹ thuật - KTCN: Kỹ thuật công nghiệp - PPMP: Phương pháp mô - BGĐT: Bài giảng điện tử DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Đánh giá hiệu sử dụng mô chi tiết 3D môn Vẽ kỹ thuật giảng Bảng 3.2 Đánh giá hiệu sử dụng phương pháp dạy học môn Vẽ kỹ thuật(HS) Bảng 3.3 Đánh giá hiệu sử dụng phương pháp dạy học môn Vẽ kỹ thuậ(GV) DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ phân loại mơ hình [5] Hình 1.2: Cấu trúc phương pháp mơ phỏng[5] Hình 2.1: Giao diện làm việc máy tính Hình 2.2: Giao diện làm việc solidworks Hình 2.3: Hộp thoại New Solidworks Document Hình 2.4: Giao diện làm việc Solidworks Hình 2.5: Các mặt phẳng vẽ phác Hình 2.6: Thanh cơng cụ Sketch Hình 2.7a: Gọi số lệnh Contex Menu Hình 2.7b: Gọi số lệnh Menu Tools Hình 2.8: Hộp thoại Cirde Hình 2.9: Vẽ phác Thân tay quay Hình 2.10a.Hộp thoại Modify Hình 2.10b: Sau gán kích thước Hình 2.11a: Hộp thoại Trim Hình 2.11b: Sau Trim Hình 2.12a: Hộp thoại Extrude Hình 2.12b: Sau Extrude Hình 2.13: Vẽ phác hốc Hình 2.14: Gán kích thước hốc Hình 15a: Hộp thoại Cut Extrude Hình 2.16: Trụ ngồi tạo Extrude Hình 2.17: Tạo lỗ Hình 2.18a: Hộp thoại Chamfer Hình 2.18b Sauk hi Chamfer Hình2.15b: Sau Cut Extrude Hình 2.15: Đặc tính sở tạo Extrude Hình 2.19a: Hộp thoại Heli/Spiral Hình 2.19b: Tạo vịng xoắn Hình 2.20: Gán tam giác theo đường dẫn xoắn Hình 2.21a: Hộp thoại Cut – Sweep Hình 2.21b: Tạo ren Hình 2.22a: Chọn mặt vẽ phác Hình 2.22b: Sau Extrude Hình 2.23: Tạo lỗ Hình 2.24: Tạo lỗ bậc Hình 2.25: Tạo ren Hình 2.26a: Hộp thoại Fillet Hình 2.26b:Sau Fillet Hình 2.27: Thân tay quay ta rơ Hình 2.28: Vẽ phác kẹp động Hình 2.29: Gán kích thước kẹp động Hình 2.30: Sau Extrude Hình 2.31: Vẽ phác hốc Hình 2.32: Tấm kẹp động Hình 2.33 Tay nắm Hình 2.34a: Vẽ phác trục xiết Hình 2.34b Hộp thoại Cut- Revolve Hình 2.35: Trục xiết Hình 2.36: Chốt Φ3 Hình 2.37: Chèn chi tiết sang vẽ lắp Hình2.38: Gán bề mặt Hình 2.39: Lắp ghép thân kẹp động Hình 2.40: Lắp ghép thân trục xiết Hình 2.41: Lắp ghép thân, kẹp động trục xiết Hình 2.42: Lắp ghép cụm chi tiết Tay quay tarơ Hình 3.5.Trang giáo án vẽ lắp “Tay quay ta rơ” Hình 3.6 Trang giáo án kích thước lắp đặt 71 Hình 3.7 Trang giáo án kích thước giới hạn Hình 3.8 Các quy ước vẽ lắp 72 Hình 3.9 Trang giáo án minh họa quy ước vát mép Hình 3.10 Trang giáo án phân tích chi tiết 73 Hình 3.11 Mơ tháo cụm chi tiết “Tay quay ta rô ” Hình 3.12 Mơ lắp cụm chi tiết “Tay quay ta rơ ” 74 Hình 3.13 Mơ ngun lý làm việc “Tay quay ta rô ” kẹp chặt chi tiết Hình 3.14 Mơ ngun lý làm việc “Tay quay ta rô ” tháo chi tiết 75 Hình 3.15 Trang giáo án vẽ tách chi tiết Hình 3.16 Mô 3D chi tiết “Tấm kẹp động” 76 Hình 3.17 Trang giáo án câu hỏi ơn tập Hình 3.18 Trang giáo án tập nhà 77 Hình 3.19 Trang giáo án tài liệu tham khảo 3.6 Kết thực nghiệm sư phạm Sau xây dựng lý thuyết thiết kế xong số giảng cho môn học Vẽ kỹ thuật Để kiểm định lại phần lý thuyết xây dựng tác giả tiến hành thực nghiệm sư phạm cho 04 lớp K33 chuyên ngành Cắt gọt kim loại (tổng số 115 HS), 20 giáo viên chuyên ngành Cơ khí chế tạo giáo viên dạy môn Vẽ kỹ thuật Kết đánh giá thơng qua tổng hợp phân tích phiếu điều tra: “Phiếu đánh giá hiệu sử dụng giảng 8.2 BẢN VẼ LẮP môn học vẽ kỹ thuật ” 3.6.1 Đánh giá định tính Sau giảng “BẢN VẼ LẮP” có ứng dụng mơ chi tiết 3D học Đa số có ý kiến chung sau: - Kích thích hứng thú nhận thức và giúp HS nắm bắt kiến thức nhanh giảng có độ trực quan cao - Sử dụng mô chi tiết 3D dạy học tiết kiệm thời gian, tăng khối lượng kiến thức truyền đạt học - Nâng cao chất lượng dạy học cho môn học - Cần triển khai ứng dụng rộng rãi môn học môn học Vẽ kỹ thuật 78 3.6.2 Đánh giá định lượng STT Nội dung đánh giá Môn học Vẽ kỹ thuật chuyên ngành học mình? (HS) Mơ chi tiết 3D giảng môn Vẽ kỹ thuật?(HS) Môn học Vẽ kỹ thuật chuyên ngành dạy mình?(GV) Mơ chi tiết 3D giảng mơn Vẽ kỹ thuật ?(GV) Khơng Quan Bình trọng thường quan trọng 87% 10,4% 2,6% 96% 2,3% 1,7% 100% 0 95% 5% Bảng 3.1: Đánh giá hiệu sử dụng mô chi tiết 3D môn vẽ kỹ thuật giảng Theo Anh (Chị) sử dụng phương pháp dạy học dạy học môn học Vẽ kỹ thuật phát huy hứng thú tư kỹ thuật cho học sinh (SV)? Phương pháp dạy học Thuyết trình Khơng hứng thú Bình thường Hứng thú 95,6 % 4,4% 0% Đàm thoại 36 % 55,3% 8.7% Trực quan 2,7% 27,8% 69,5% Mô 1,7% 7% 91,3% Bảng 3.2: Đánh giá hiệu sử dụng phương pháp dạy học môn vẽ kỹ thuật (HS) Theo thầy cô sử dụng phương pháp dạy học giảng dạy môn Vẽ kỹ thuật phát huy tối đa hứng thú tư kỹ thuật cho sinh viên? 79 Phương pháp dạy học Thuyết trình Đàm thoại Trực quan Mô Không hứng thú 100 % 20 % 0% 0% Bình thường Hứng thú 0% 0% 30% 50% 30% 70% 5% 95% Bảng 3.3: Đánh giá hiệu sử dụng phương pháp dạy học môn vẽ kỹ thuật (GV) Qua tổng hợp ý kiến nhận định, đánh giá thấy sử dụng phần mềm ứng dụng để mô chi tiết 3D mô học Vẽ kỹ thuật hướng đúng, giúp học sinh dễ nhận biết đối tượng Qua học giáo viên kiểm tra trực tiếp học sinh để đánh giá HS hiểu đến đâu, góp phần đổi phương pháp dạy học từ nâng cao chất lượng dạy học 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Giáo dục đóng vai trị quan trọng việc tạo nguồn tri thức cho phát triển xã hội Để nâng cao chất lượng giáo dục đào tạo việc đổi nội dung, phải đổi phương pháp giảng dạy Việc ứng dụng phần mềm công nghệ thông tin dạy học vấn đề cần thiết giúp học sinh có nhìn trực quan Hỗ trợ cho giáo viên hoạt động nhằm truyền đạt kỹ điều quan trọng học môn học mang tính trừu tượng mơn học Vẽ kỹ thuật Trên tác giả nghiên cứu cách có hệ thống về: “Ứng dụng phần mềm Solidworks thiết kế chi tiết 3D giảng dạy môn học Vẽ kỹ thuật” • Tổng quan vấn đề nghiên cứu • Ứng dụng phần mềm Soliworks thiết kế cụm chi tiết: Tay quay Ta rơ • Thiết kế minh họa giảng điện tử môn học Vẽ kỹ thuật cho chuyên ngành cắt gọt kim loại trường Trung cấp nghề Cơ khí I Hà Nội Qua kết nghiên cứu, tác giả muốn đóng góp phần nhỏ bé vào cải cách phương pháp dạy học cho phát triển giáo dục nước nhà Nhân đây, tác giả có vài kiến nghị sau: • Khi đề tài hội đồng công nhận, tác giả đề nghị hội đồng xem xét tiếp tục phát triển đề tài mức độ cao Đó thiết kế giảng mô chi tiết kỹ thuật phức tạp như: mơ q trình làm việc động cơ, trình chuyển động máy công cụ …Ứng dụng vào việc giảng dạy môn “Sửa chữa máy công cụ” Tại trường trung cấpnghề khí I Hà Nội • Bộ giáo dục hàng năm tổ chức thi giáo viên làm giảng điện tử, giáo viên dạy giỏi ứng dụng phần mềm cơng nghệ thơng tin, nhằm mục đích khuyến khích động viên giáo viên tiếp cận cơng nghệ chia sẻ kinh nghiệm • Với cách tiếp cận này, tác giả mong đề tài ứng dụng vào giảng dạy trường học Đặc biệt môn “Vẽ kỹ thuật ” trường trung cấp nghề khí I Hà nội 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Ngọc Đạt (2002), Tiếp cận đại hóa hoạt động dạy học đại, NXB ĐHQG HN Nguyễn Việt Dũng (2000), Thực hành thiết kế trang web với Prontpage 2000, Nhà xuất giáo dục, Hà nội Nguyễn Trọng Hữu (2007), Hướng dẫn sử dụng Solidworks 2008, Nhà xuất giao thông vận tải Đặng Vũ Hoạt, Hà Thị Đức (2004), Lý luận dạy học đại học, NXBĐHSP Nguyễn Xuân Lạc (2004) Bài giảng phương pháp luận nghiên cứu khoa học Công nghệ, ĐHBKHN Lê Thanh Nhu (2004), Bài giảng Lý luận dạy học chuyên ngành kỹ thuật, ĐHBKHN Lê Thanh Nhu (2000), “Vận dụng phương pháp mô vào dạy học mơn Kỹ thuật cơng nghiệp”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Số 23 Trần Hữu Quế (2002), Vẽ kỹ thuật Cơ khí, NXB Giáo dục Trần Hữu Quế (2002), Bài tập Vẽ kỹ thuật Cơ khí, NXB Giáo dục 10 Nguyễn Trường Sinh (2006), Thực hành thiết kế trang Web với Frontpage, Nhà xuất lao động xã hội, Thành phố Hồ Chí Minh 11 Nguyễn Hồng Thái (2005), Ứng dụng Solidworks Trong thiết kế khí, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 12 Vũ Đăng Thủy (2010), Ứng dụng phần mềm Solidworks giảng dạy thiết kế kỹ thuật, Luận văn Thạc sĩ 13 Võ Thị Như Uyên (2008), Nghiên cứu xây dựng giảng điện tử chuyên môn Vẽ kỹ thuật Chuyên ngành chế tạo máy trường Đại học Công nghiệp Hà nội, Luận văn thạc sỹ 14 Website: http://www.solidworks.com/ 15.Website:http://www.vn-zoom.com/f103/solidwork-cong-cu-ve-3d-danh-chodan- co-khi-va-do-hoa-63231.html 82 PHỤ LỤC Phụ lục 01: PHIẾU ĐIỀU TRA SINH VIÊN (Phiếu điều tra thực trạng dạy môn học Vẽ kỹ thuật Chuyên ngành Cắt gọt kim loại – Trường trung cấp nghề Cơ khí I Hà Nội) Họ tên: Lớp: Anh (Chị) điền đánh dấu vào vị trí thích hợp phiếu điều tra theo câu hỏi sau: Câu hỏi 1: Anh (Chị) đánh ý nghĩa, tầm quan trọng môn học Vẽ kỹ thuật chuyên ngành học mình? Quan trọng Bình thường Không quan trọng Câu hỏi 2: Anh (Chị) cho biết tầm quan trọng mô chi tiết 3D giảng mơn Vẽ kỹ thuật ? Quan trọng Bình thường Không quan trọng Câu hỏi 3: Theo Anh (Chị) sử dụng phương pháp dạy học dạy học môn học Vẽ kỹ thuật phát huy hứng thú tư kỹ thuật cho học sinh (SV) ? Phương pháp dạy học Không hứng thú Bình thường Hứng thú Thuyết trình Đàm thoại Trực quan Mô Rất cảm ơn cộng tác anh (chị) 83 Phụ lục 02: PHIẾU TRƯNG CẦU Ý KIẾN GIÁO VIÊN (Phiếu điều tra thực trạng dạy môn học Vẽ kỹ thuật Chuyên ngành Cắt gọt kim loại – Trường trung cấp nghề Cơ khí I Hà Nội) Với mục đích thu thập ý kiến đóng góp thực trạng dạy học làm tư liệu cho việc nghiên cứu tìm giải pháp cải tiến phương pháp dạy học môn vẽ kỹ thuật nhằm nâng cao chất lượng đào tạo nói chung đào tạo nghề nói riêng Họ tên: Khoa: Đề nghị thầy (cô) dành thời gian đọc điền đánh dấu vào vị trí thích hợp phiếu trưng cầu ý kiến theo câu hỏi sau: Câu hỏi 1: Thầy (Cô) đánh ý nghĩa, tầm quan trọng môn học Vẽ kỹ thuật chuyên ngành dạy mình? Quan trọng Bình thường Khơng quan trọng Câu hỏi 2: Thầy (Cô) cho biết tầm quan trọng mô chi tiết 3D giảng môn Vẽ kỹ thuật ? Quan trọng Bình thường 84 Khơng quan trọng Câu hỏi 3: Theo thầy cô sử dụng phương pháp dạy học giảng dạy môn Vẽ kỹ thuật phát huy tối đa hứng thú tư kỹ thuật cho sinh viên? Phương pháp dạy học Khơng hứng thú Bình thường Hứng thú Thuyết trình Đàm thoại Trực quan Mơ Xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp quý báu thầy (cơ) Phụ lục 03: Tồn nội dung giáo án điện tử “Bản vẽ lắp” thiết kế phần mềm Powerpoint Có đĩa kèm theo 85 ... trạng giảng dạy môn học Vẽ kỹ thuật lớp Cắt gọt Kim loại K33 1.3.6 Hiệu ứng dụng phần mềm Solidworks thiết kế chi tiết 3D giảng dạy mơn học vẽ kỹ thuật 1.3.6.1 Kích thích hứng thú học tập học sinh,... Dũng học viên lựa chọn đề tài luận văn thạc sĩ: ? ?Ứng dụng phần mềm Solidworks thiết kế chi tiết 3D giảng dạy môn học Vẽ kỹ thuật? ?? Mục đích : Nghiên cứu tính phần mềm Solidworks sở thiết kế giảng. .. mơn học Vẽ kỹ thuật khí 28 1.3.3 Nhiệm vụ môn học Vẽ kỹ thuật 34 1.3.4 Đặc điểm môn học Vẽ Kỹ thuật 35 1.3.5 Thực trạng dạy học môn học Vẽ kỹ thuật 36 1.3.6 Hiệu ứng dụng