Một số kinh nghiệm về đào tạo cơ điện tử ở khoa cơ khí trường đại học bách khoa Tp. HCM

Một số kinh nghiệm về đào tạo cơ điện tử ở khoa cơ khí trờng đại học bách khoa tp.hcm TS. Nguyễn Văn Giáp, PGS. TS. Đặng Văn Nghìn Bộ môn Cơ Điện Tử, Khoa Cơ khí Trờng Đại học Bách khoa TP.Hồ Chí Minh Email: dvnghin@dme.hcmut.edu.vn ; nvgiap@dme.hcmut.edu.vn Tóm tắt Trớc hết, bài báo giới thiệu các giai đoạn chuẩn bị để mở ngành đào tạo Cơ điện tử hệ Đại học và Cao đẳng. Kế đến, bài báo trình bày một số kinh nghiệm trong đào tạo chuyên ngành Cơ điện tử hệ Cao đẳng cũng nh hệ Đại học khóa 1997 đã tốt nghiệp vào tháng 01 năm 2002. Abstract First, this paper introduces the preparation periods to found Mechatronics Speciality at both undergraduated and technician level. Then we present our experience in educating students entered in 1997 and have just graduated in January 2002. 1 Cơ điện tử - Sự hình thành và phát triển Năm 1967, kỹ s ngời Nhật tên là Yaskawa đặt ra thuật ngữ Mechatronics Cơ điện tử. Đó là sự kết hợp giữa từ Mecha (mechanism) và tronics (electronics). Năm 1971, công ty của ông đã đăng ký độc quyền thuật ngữ này. Tuy nhiên, để đợc sử dụng rộng rãi, năm 1982 Yaskawa quyết định phổ biến thuật ngữ đó. Do tính bao quát của vấn đề mà ngời ta đã đa ra nhiều định nghĩa khác nhau về Cơ điện tử. Và do đặc trng của từng phân ngành mà mỗi định nghĩa chỉ nhấn mạnh đến một khía cạnh chuyên biệt của ngành. Cơ điện tử là sự kết hợp giữa cơ khí, điện tử và điều khiển nhờ máy tính trong việc thiết kế và sản xuất ra sản phẩm là định nghĩa đợc nhiều nhà khoa học thừa nhận. Đến nay, Cơ điện tử đã phát triển qua ba giai đoạn. Giai đoạn đầu tơng ứng với những năm mà thuật ngữ Cơ điện tử xuất hiện. Trong suốt thời gian này những ngành có trong hệ thống Cơ điện tử phát triển còn khá độc lập và riêng lẻ. Vào đầu những năm 80, có sự kết hợp chặt chẽ hơn giữa các ngành kỹ thuật tạo thành các liên ngành, ví dụ nh ngành quang điện (sự kết hợp giữa quang học và điện tử). Khái niệm đồng thời thiết kế phần cứng và phần mềm cũng ra đời trong giai đoạn này. Tuy nhiên, Cơ điện tử chỉ thật sự phát triển vào đầu những năm 90. Trong thời gian này, điều đáng đợc đề cập là sự gia tăng việc sử dụng máy tính thông minh trong hệ thống Cơ điện tử. Một bớc phát triển cũng không kém phần quan trọng khác là khả năng thu nhỏ đáng kể của các linh kiện điện tử và những cơ cấu chấp hành mini. Một hệ thống Cơ điện tử gồm có hai bộ phận chính, đợc biểu diễn ở hình 1: Hệ THốNG CƠ ĐIệN Tử Trao đổi thông tin Tiếp nhận Lập kế hoạch/ Điều khiển Cảm biến Thi hành Quá trình Môi trờng bên ngoài Hệ thống điều khiển Hệ thống bị điều khiển Hiển thị Hình 1: Hệ thống Cơ điện tử Hệ thống bị điều khiển là một quá trình nào đó, có thể là cơ khí, hoá học, . Nó liên lạc với môi trờng bên ngoài thông qua bộ phận cảm biến và các cơ cấu chấp hành. Hệ thống điều khiển gồm ba hệ thống con làm nhiệm vụ thu nhập thông tin, hiển thị thông tin, lập kế hoạch và điều khiển. Đây là điểm khác biệt và cũng chính là điểm mạnh của hệ thống Cơ điện tử. Hệ thống điều khiển thu nhận thông tin từ các cảm biến rồi truyền đến máy tính. ở đây các phơng pháp tính toán thông minh đợc khai thác một cách tối đa, vận dụng linh hoạt các quy tắc về xử lý, mạng trí tuệ, logic mờ, . để ra quyết định cho hệ thống bị điều khiển hoạt động. Ngành Cơ điện tử cũng đợc giới thiệu rộng rãi trên nhiều tạp chí ví dụ nh: Mechatronics, Mechatronics Design, Các hội thảo khoa học về lĩnh vực này thờng xuyên đợc tổ chức ở nhiều quốc gia. Một hội nghị đợc nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm là: Hội nghị quốc tế về những thành tựu mới nhất trong lĩnh vực Cơ điện tử ICRAM '95 đã diễn ra từ ngày 14-16 tháng 8 năm 1995 tại Thổ Nhĩ Kỳ. Hội nghị đã đợc hàng trăm nhà khoa học và nhiều hiệp hội nổi tiếng từ 34 Quốc gia tham dự: Hội kỹ s cơ khí Hoa kỳ (ASME), Học viện kỹ thuật ĐiệnĐiện tử (IEEE), Liên đoàn quốc tế về đIều khiển tự động (IFAC), Hội Robo Nhật Bản, Hội các kỹ s cơ khí Nhật Bản (JSME). Và mới đây nhất, hội thảo Quốc tế giữa Nhật, Mỹ và Việt Nam (RESCCE 2002 - Research and Education in Systems, Computation and Control Engineering) lần 3 đợc tổ chức tại Đà nẵng ở dạng Trờng hè (Summer School) với những chuyên đề chuyên về Cơ điện tử. Điều này đã nói lên rằng Cơ điện tử đang là hớng phát triển mạnh và mang tính ứng dụng công nghiệp của các ngành Cơ khí, Điện Điện tử và Công nghệ Thông tin. Trong tơng lai sẽ có nhiều ngành mới mang tính hợp nhất nh Cơ điện tử. 2 mở ngành cơ điện tử tại khoa cơ khí - Đại học bách khoa tp.hcm 2.1 Quá trình Từ năm 1993, khi đổi mới nội dung và chơng trình đào tạo của nhóm ngành Cơ khí đã xuất hiện một ngành học mới, đó là Cơ điện tử (Mechatronics). Chúng tôi nhận thấy đây là một ngành học rất phù hợp với định hớng phát triển khoa học công nghệ của Việt Nam nên đã để ý tìm hiểu với dự định sẽ mở ngành này ở Trờng Đại học Bách Khoa TP.HCM. Trong các năm 1994, 1995 đã có nhiều hội thảo quốc tế, về đào tạo liên quan đến Cơ điện tử đợc tổ chức ở nhiều nơi trên thế giới. Chúng tôi đã có dịp tham gia nhiều cuộc hội thảo và tích lũy đợc một số tài liệu hữu ích. Đến tháng 10 năm 1996, chúng tôi có cơ hội làm việc với các trờng đại học tại áo nh Đại học Kỹ thuật Viên, Đại học Kỹ thuật Gas, đặc biệt là Đại học Linz, nơi đã bắt đầu đào tạo Kỹ s Cơ điện tử từ năm 1990. Tháng 5 năm 1997, Trờng đã cử một đoàn tham quan và tìm hiểu chơng trình đào tạo ở các trờng Đại học ở Thái Lan và Singapore, và đặc biệt quan tâm đến chơng trình đào tạo Cao học của Viện công nghệ châu á. Đây là năm đầu tiên triển khai ngành học này. Tại đây đoàn đã thu thập đợc một số tài liệu cơ bản về ngành học. ở Singapore đoàn cũng đã tham quan cơ sở vật chất và làm việc với 3 trờng gồm Đại học Kỹ thuật Nanyang (NTU), Đại học Quốc gia Singapore (NUS) và Trờng Cao đẳng Nanyang Polytechnic. Cuối năm 1997, Trờng thành lập nhóm chuẩn bị dự án gồm 6 thành viên là đại diện từ các Khoa nh Cơ khí, Điện-Điện tử, Công nghệ thông tin và Phòng đào tạo, Phòng Quản lý Khoa học sau Đại học. Nhóm đã họp bàn nhiều lần và phân công phụ trách biên soạn đề cơng các môn học. Vì là ngành đào tạo liên ngành nên phần khối kiến thức cơ bản cũng rất khác so với chơng trình hiện có. Năm 1998, chúng tôi đã đăng ký một đề tài nghiên cứu khoa học cấp trờng về xây dựng chơng trình đào tạo ngành Cơ điện tử. Tháng 12 năm 1998, Hội đồng khoa học đã thông qua chơng trình đào tạo này. Tháng 1 năm 1999, Giám đốc Đại học Quốc gia TP.HCM ra quyết định mở ngành Cơ điện tử, bắt đầu tuyển sinh từ khóa 2000 với chỉ tiêu là 80 sinh viên. 2.2 Triển khai chơng trình đào tạo ngành Cơ điện tử Qua tham quan và tìm hiểu nhiều trờng ở nhiều nớc trên thế giới, chúng tôi thấy các cách tiệm cận và triển khai rất khác nhau: Nhiều trờng bắt đầu bằng việc thêm vào chơng trình học của sinh viên Cơ khí các chuyên đề riêng để đào tạo kỹ s Cơ điện tử. Một số trờng khác lại bắt đầu bằng việc mở chơng trình đào tạo hệ Cao học trớc để định hớng vì họ cho rằng với chơng trình đào tạo kỹ s đã học thì chỉ cần học thêm một số môn Cao học nữa. Còn lại đa số các trờng thì bắt đầu đào tạo từ hệ kỹ s. Chúng tôi cũng bắt đầu từ việc đào tạo hệ kỹ s nhng lại không đợi triển khai cho khóa 2000 vì nh vậy phải đến năm học 2002-2003 số sinh viên này mới vào học chuyên ngành. Chúng tôi đã có cách tiệm cận khác: hớng dẫn một số sinh viên khóa 1995, 1996 (tốt nghiệp năm 2000, 2001) thực hiện những đề tài có liên quan nh thiết kế và chế tạo các mô hình thí nghiệm về Cơ điện tử, xây dựng một chuyên ngành đào tạo Cơ điện tử thuộc nhóm ngành Cơ khí và triển khai cho Đại học chính qui khóa 1997 cùng với Cao đẳng khóa 1998 mang tính tiên phong để tích lũy kinh nghiệm. Tất nhiên, kế hoạch đào tạo cha đợc hoàn hảo nh mong muốn ở kế hoạch đào tạo khóa 2000 nhng đã có một số hạn chế, khiếm khuyết đợc nhận ra và đây là bớc chúng tôi chuẩn bị dần chu đáo hơn. Một số môn thêm vào chơng trình đào tạo nh: Kỹ thuật điện tử nâng cao, Tin học nâng cao, Điều khiển bằng biến trạng thái, Thiết kế hệ thống Cơ điện tử, Đồ án môn học Thiết kế hệ thống Cơ điện tử. 3 Một số kết quả Khoa Cơ khí Trờng Đại học Bách Khoa TP.HCM đã đào tạo đợc kỹ s chuyên ngành Cơ điện tử với số lợng nh sau: Khóa 1997 đợt 1: 23 kỹ s Khóa 1997 đợt 2: 28 kỹ s Khóa 1998 : chuẩn bị hớng dẫn tốt nghiệp 70 sinh viên Đã tuyển sinh ba khóa chính thức của ngành Cơ điện tử hệ Đại học chính qui là khóa 2000, 2001, 2002 và hệ cao đẳng từ khóa 2000. Tình hình tuyển sinh cho thấy tính đúng đắn của việc mở ngành Cơ điện tử, thể hiện ở việc điểm chuẩn của ngành đã dần đợc nâng cao, từ xếp thứ 5 trong tổng số 15 ngành của trờng trong đợt tuyển sinh năm 2000, đến năm 2001 điểm chuẩn chỉ xếp sau ngành Công nghệ thông tin. Ngoài ra, ngành Cơ điện tử là một trong 12 ngành đào tạo hợp tác với Pháp, đã tuyển đợc 3 khóa với số sinh viên mỗi khóa là 20. Đây là cơ hội để hợp tác đào tạo, xây dựng đội ngũ cán bộ, xây dựng cơ sở vật chất cho ngành. Cơ điện tử là một trong những ngành đào tạo mới nhng đã thu hút đợc nhiều sinh viên. Sinh viên tỏ ra rất say mê với ngành này, nhất là đợc khuyến khích và đợc tạo điều kiện thể hiện qua mô hình khi thực hiện các đồ án môn học, luận văn tốt nghiệp. Việc này đã tạo đợc sự phấn khích trong học tập và tạo cơ hội tiếp xúc thực tế cho sinh viên. Song song với việc học tập và nghiên cứu khoa học, sinh viên ngành Cơ điện tử còn tích cực tham gia các cuộc thi bổ ích để trau dồi thêm kỹ năng nh thành lập 2 đội tham gia cuộc thi Sáng tạo robot Việt Nam mang tên Chinh phục đỉnh Phanxipăng cùng tranh tài với 15 đội từ các khu vực khác trong cả nớc và cả hai đều nằm trong số 8 đội vào vòng chung kết, kết quả một đội đạt giải nhì. Và hiện tại Bộ môn Cơ điện tử đang tổ chức cuộc thi Vòng đua Cơ điện tử, mở rộng cho nhiều đối tợng trên địa bàn TP.HCM, dự kiến vòng chung kết sẽ diễn ra vào tháng 10 năm 2002. 4 Phơng hớng sắp tới Để nâng cao chất lợng đào tạo nguồn nhân lực Cơ điện tử phục vụ sản xuất, chúng tôi dự định tham khảo thêm các chơng trình đào tạo của các trờng khác trong nớc để có những chỉnh lý cho chơng trình đào tạo của mình. Duy trì việc quản lý Mở đối với phòng thí nghiệm để sinh viên có điều kiện tiếp xúc với các trang thiết bị phục vụ cho việc học tập, thí nghiệm và nghiên cứu. Với cơ sở vật chất hiện tại, số lợng tuyển sinh cho tới năm 2005 sẽ không tăng. Cuối năm 2003 mở hệ đào tạo cao học 5 kết luận 5.1 Nhận xét Sự ra đời của ngành Cơ điện tử tại Khoa Cơ khí thuộc Trờng Đại học Bách Khoa TP.HCM cùng với sự mạnh dạn, tự tin mở ngành sớm hơn dự định là một quyết định kịp thời, sáng suốt, bởi Bộ Giáo dục và đào tạo đã xây dựng xong và sắp công bố chơng trình khung Giáo dục đại học khối ngành Khoa học Công nghệ vào tháng 4 năm 2002, trong đó có ngành Công nghệ Cơ điện tử. Các hệ đào tạo của ngành Cơ điện tử rất đa dạng, từ Cao đẳng, Đại học đến Cao học, và hợp tác với Pháp đào tạo kỹ s chất lợng cao, mở lớp ở các địa phơng vùng Nam Bộ, . đáp ứng đợc những nhu cầu học tập khác nhau của nhiều đối tợng. Cách tiệm cận từ chuyên ngành áp dụng ngay từ khóa 1997 là một bớc đi hợp lý để tích lũy kinh nghiệm, chuẩn bị về cơ sở vật chất và đội ngũ cán bộ cho bớc chuyển sang liên ngành từ khóa 2000. 5.2 Kiến nghị Phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc đào tạo nguồn nhân lực chuyên ngành Cơ điện tử có trình độ, từ nghiên cứu sinh, cao học, đại học đến cao đẳng và cả công nhân hay đào tạo lại, Thờng xuyên tổ chức hội thảo để trao đổi kinh nghiệm trong công tác đào tạo. . Một số kinh nghiệm về đào tạo cơ điện tử ở khoa cơ khí trờng đại học bách khoa tp. hcm TS. Nguyễn Văn Giáp, PGS. TS. Đặng Văn Nghìn Bộ môn Cơ Điện Tử, Khoa. môn học Thiết kế hệ thống Cơ điện tử. 3 Một số kết quả Khoa Cơ khí Trờng Đại học Bách Khoa TP. HCM đã đào tạo đợc kỹ s chuyên ngành Cơ điện tử với số lợng