Ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học môn học mạch điện trong trường cao đẳng nghề yên bái

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI - LÊ THị THùY LÂM ứNG DụNG CÔNG NGHệ THÔNG TIN VàO DạY HọC MÔN HọC MạCH ĐIệN TRONG TRƯờNG CAO ĐẳNG NGHề YÊN BáI LUN VN THẠC SỸ SƯ PHẠM KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC CHUYÊN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUT IN Hà Nội - Năm 2012 Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI - LÊ THị THùY LÂM ứNG DụNG CÔNG NGHệ THÔNG TIN VàO DạY HọC MÔN HọC MạCH ĐIệN TRONG TRƯờNG CAO ĐẳNG NGHề YÊN BáI CHUYấN SU: S PHM K THUT ðIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC Ng−êi h−íng dẫn khoa học: TS Phan thị huệ Hà Nội - Năm 2012 Lun thc s MC LC Li cam ñoan .4 Lời cảm ơn Danh mục cụm từ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ðẦU 10 CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH DẠY HỌC 13 1.1 Khái niệm trình dạy học 13 1.1.1 Lý luận dạy học gì? 13 1.1.1.1 Khái niệm lý luận dạy học 13 1.1.1.2 ðối tượng lý luận dạy học 13 1.1.1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu lý luận dạy học .13 1.1.2 Quá trình dạy học 14 1.1.2.1 Quá trình dạy học gì? 14 1.1.2.2 Cấu trúc trình dạy học 14 1.1.3 Phương tiện dạy học 16 1.1.3.1 Khái niệm 17 1.1.3.2 Yêu cầu ñối với phương tiện dạy học 17 1.1.3.3 Sử dụng phương tiện dạy học 17 1.1.4 Nội dung dạy học 18 1.1.4.1 Khái niệm 18 1.1.4.2 Các yếu tố nội dung dạy học 18 1.1.4.3 ðổi nội dung dạy học .19 1.2 Ứng dụng CNTT công nghệ mô dạy học kỹ thuật 23 1.2.1 Tổng quan công nghệ thông tin công nghệ mô 23 1.2.1.1 Tổng quan CNTT 23 1.2.1.2 Tổng quan công nghệ mô 25 1.2.2 ðặc trưng công nghệ mô 29 KẾT LUẬN CHƯƠNG I 35 Học viên: Lê Thị Thùy Lâm Lớp cao học SPKT 2010 - 2012 Luận văn thạc sỹ CHƯƠNG II: THỰC TRẠNG DẠY HỌC MÔN MẠCH ðIỆN TẠI TRƯỜNG CAO ðẲNG NGHỀ YÊN BÁI .36 2.1 Giới thiệu vài nét trường Cao ñẳng Nghề Yên Bái .36 2.2 Thực trạng giảng dạy môn Mạch ðiện trường Cao ðẳng Nghề Yên Bái 39 2.2.1 Phân tích chương trình, nội dung mơn học .39 2.2.1.1 Vị trí, tính chất mơn học 39 2.2.1.2 Mục tiêu môn học 39 2.2.1.3 Chương trình, nội dung mơn học .40 2.2.1.4 ðặc ñiểm nội dung môn học .50 2.2.2 Cơ sở vật chất 54 2.2.3 Thực trạng thái ñộ sinh viên .54 KẾT LUẬN CHƯƠNG II .57 CHƯƠNG III: ðỔI MỚI CÔNG NGHỆ TRONG GIẢNG DẠY MÔN HỌC MẠCH ðIỆN 59 3.1 ðiều kiện ñể sử dụng hiệu giảng điện tử mơn học Mạch ñiện trường Cao ñẳng nghề Yên Bái .59 3.1.1 Yêu cầu sở vật chất, trang thiết bị 59 3.1.2 Vai trò sở vật chất - trang thiết bị 59 3.1.3 Yêu cầu ñối với giảng viên 60 3.2 Nguyên tắc thiết kế giảng 61 3.2.1 Ưu ñiểm phần mềm mô .61 3.2.2 Các nguyên tắc cần phải tuân theo thiết kế giảng theo phương pháp mô 62 3.2.3 Xây dựng quy trình thiết kế giảng 64 3.2.3.1 Những ñiều kiện thiết kế giảng theo cơng nghệ mơ 64 3.2.3.2.Quy trình thiết kế giảng môn học kỹ thuật theo CNMP 67 3.2.4 Quy trình vận dụng cơng nghệ mơ vào dạy học 73 KẾT LUẬN CHƯƠNG III .76 Học viên: Lê Thị Thùy Lâm Lớp cao học SPKT 2010 - 2012 Luận văn thạc sỹ CHƯƠNG IV: SỬ DỤNG PHẦN MỀM ðỂ MÔ PHỎNG MỘT SỐ ðẶC TÍNH TRONG NỘI DUNG MƠN HỌC MẠCH ðIỆN 77 4.1 Giới tiệu tổng quan phần mềm .77 4.2 Thực hành mơ mạch điện xoay chiều R - L - C mắc nối tiếp .77 4.2.1 Bài tập .77 4.2.2 Thực mô 78 4.2.3 Bài tập áp dụng 88 4.2.4 Báo cáo thực hành 89 4.2.5 Xây dựng số giảng mơn học Mạch điện 91 4.2.5.1 Bài giảng 1: Mạch R-L-C mắc nối tiếp 91 4.2.5.2 Bài giảng 2: Mạch ba pha 94 4.2.6.Thực nghiệm sư phạm 96 KẾT LUẬN CHƯƠNG IV .97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 PHỤ LỤC .101 Học viên: Lê Thị Thùy Lâm Lớp cao học SPKT 2010 - 2012 Luận văn thạc sỹ LỜI CAM ðOAN Tơi xin cam đoan, mà tơi viết luận văn tìm hiểu nghiên cứu thân Mọi kết nghiên cứu ý tưởng tác giả khác có trích dẫn nguồn gốc cụ thể Luận văn cho ñến chưa ñược bảo vệ hội ñồng bảo vệ luận văn thạc sỹ chưa cơng bố phương tiện thơng tin Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm mà tơi cam ñoan ñây Hà nội, tháng 10 năm 2012 Học viên Lê Thị Thùy Lâm Học viên: Lê Thị Thùy Lâm Lớp cao học SPKT 2010 - 2012 Luận văn thạc sỹ LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn Khoa sư phạm kỹ thuật, Viện ñào tạo sau ñại học - Trường ðại hoc Bách khoa Hà Nội ñã tạo ñiều kiện ñể tác giả hoàn thành luận văn ðặc biệt, với lòng biết ơn sâu sắc, tác giả xin chân thành cảm ơn cô giáo TS Phan Thị Huệ người trực tiếp hướng dẫn tác giả làm luận văn Xin cảm ơn Ban giám hiệu ñồng nghiệp trường Cao đẳng nghề n Bái, q thầy cơ, bạn bè, ñồng nghiệp anh chị bạn lớp cao học Sư phạm Kỹ thuật khóa 2010-2012 ñã tạo ñiều kiện, giúp ñỡ, cộng tác, ñộng viên, chia sẻ để tác giả hồn thành luận văn tốt nghiệp Do trình độ thân cịn hạn chế, luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp, bổ sung Hội ñồng chấm luận văn tốt nghiệp bạn ñọc ñể luận văn ñược hoàn thiện Tác giả xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Lê Thị Thùy Lâm Học viên: Lê Thị Thùy Lâm Lớp cao học SPKT 2010 - 2012 Luận văn thạc sỹ DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT CNTT Công nghệ thơng tin Bộ LðTB & XH Bộ lao động thương binh xã hội GV Giáo viên HS Học sinh DH Dạy học PTDH Phương tiện dạy học NDDH Nội dung dạy học GD Giáo dục ðT ðào tạo MTDT Mục tiêu ñào tạo GD & ðT Giáo dục ñào tạo BGðT Bài giảng ñiện tử CSVC - TBGD Cơ sở vật chất - thiết bị giáo dục PMMP Phần mềm mô TT Truyền thống TNðC Thực nghiệm ñối chứng Học viên: Lê Thị Thùy Lâm Lớp cao học SPKT 2010 - 2012 Luận văn thạc sỹ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Mức ñộ sử dụng phương pháp dạy học 52 Bảng 2.2: Mức ñộ sử dụng phương tiện dạy học 53 Bảng 2.3: Mức độ hứng thú với mơn học SV năm 55 Bảng 2.4: Mức độ hứng thú với mơn học SV năm 55 Bảng 2.5: Thái ñộ tham gia vào việc xây dựng giảng với môn học SV .56 Bảng 4.1 Bảng thực nghiệm ñối chứng 96 Học viên: Lê Thị Thùy Lâm Lớp cao học SPKT 2010 - 2012 Luận văn thạc sỹ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc trình dạy học 15 Hình 1.2 Các thành tố trình dạy học 16 Hình 1.3 Bản chất cơng nghệ dạy học 26 Hình 1.4: Sơ đồ phân loại mơ hình 28 Hình 1.5 Cấu trúc công nghệ mô 30 Hình 2.1 Sơ đồ tổ chức máy nhà trường Cao ðẳng nghề n Bái 38 Hình 2.2: Mức độ sử dụng phương pháp dạy học 52 Hình 2.3: Mức độ sử dụng phương tiện dạy học 53 Hình 2.4: Mức độ hứng thú với mơn học sinh viên năm .55 Hình 2.5: Mức độ hứng thú với môn học sinh viên năm .55 Hình 3.1: Quy trình tổng quát xây dựng giảng 69 Hình 3.2: Quy trình vận dụng cơng nghệ mơ vào dạy học 74 Hình 4.1 Cửa sổ thư viện Simulink 78 Hình 4.2 Cửa sổ soạn thảo 79 Hình 4.3 Cửa sổ chứa hệ thống Matlab .79 Hình 4.4 Cửa sổ lấy nguồn điện xoay chiều .80 Hình 4.5 Cửa sổ powerlib 80 Hình 4.6 Cửa sổ lấy khối ñiện trở, ñiện cảm ñiện dung .81 Hình 4.7 : Cửa sổ làm việc thay ñổi thông số R .81 Hình 4.8: Cửa sổ làm việc thay đổi thơng số L 81 Hình 4.9: Cửa sổ làm việc thay đổi thơng số C 82 Hình 4.10 Cửa sổ làm việc Simulink 82 Hình 4.11 Cửa sổ thư viện Measurement 83 Hình 4.12 Cửa sổ làm việc chứa khối .83 Hình 4.13 Cửa sổ làm việc chứa đủ thơng số tập 84 Hình 4.14 Cửa sổ nối dây khối 85 Học viên: Lê Thị Thùy Lâm Lớp cao học SPKT 2010 - 2012 Luận văn thạc sỹ - Khi XL < XC → UL < UC , ϕ < ñiện áp chậm pha sau dịng điện, mạch có tính chất điện dung - Khi XL = XC => UL = UC => ϕ = mạch xẩy tượng cộng hưởng ñiện áp Từ tam giác ñiện áp biết U góc lệch pha ϕ xác định thành phần điện áp theo cơng thức: UR = U.cos ϕ ; UX = u.sin ϕ b ðịnh luật ôm – tổng trở – Tam giác trở kháng * ðịnh luật ôm - Tổng trở Từ công thức U = U R2 + (U L − U C ) = I U ⇒ I= R + ( RL − RC ) 2 R + ( RL − RC ) ; Với Z = R + ( RL − RC ) Ω ñược gọi tổng trở mạch xoay chiều * Tam giác trở kháng Nếu chia cạnh tam giác ñiện áp OAB cho dịng điện I ta tam giác đồng dạng với tam giác cũ có cạnh thành phần trở kháng ñược gọi tam giác trở kháng hay tam giác tổng trở XL XC XC XL R ϕ Z Z X X ϕ R XL < XC XL > XC - Từ tam giác trở kháng biết R, X xác định ñược Z góc lệch pha ϕ Z= R2 + X = tg ϕ = X X L − XC = R R R + ( X L − X C )2 c, Công suất – tam giác công suất Học viên: Lê Thị Thùy Lâm 102 Lớp cao học SPKT 2010 - 2012 Luận văn thạc sỹ * Công suất Công suất tức thời mạch: p = u.i = Umsin( ωt + ϕ ).Imsin ωt Biến ñổi theo công thức: sina.sinb = [cos(a − b) − cos(a + b)] 2 Ta có: p = Um.Im .[cos(ωt + ϕ − ωt ) − cos(ωt + ϕ + ωt )] = U.I.[cos ϕ − cos(2ωt + ϕ )] = U I cos ϕ − U I cos(2ωt + ϕ ) Công suất tức thời gồm thành phần: - Thành phần khơng đổi U.I.cos ϕ - Thành phần biến ñổi − U I cos(2ωt + ϕ ) có f gấp đơi f dịng ñiện + Công suất tác dụng: Là công suất trung bình chu kì thành phần khơng ñổi Vì thành phần biến ñổi U I cos(2ωt + ϕ ) lấy trung bình chu kì nên: P = U.I.cos ϕ = I.UR = I2.R = U R2 R + Công suất phản kháng Mạch có cuộn dây tụ điện nên có tượng trao ñổi lượng nguồn với tụ ñiện cuộn dây Công suất phản kháng mạch: Q= I.UX = U.I.sin ϕ = I2.(XL-Xc) = QL- QC + Cơng suất biểu kiến ðể đặc trưng cho khẳ chứa công suất thiết bị người ta dùng khái niệm cơng suất khác cơng suất biểu kiến hay cơng suất tồn phần S: S = U.I = I2.Z ðơn vị công suất biểu kiến VA; (1MVA = 103KVA = 106VA) * Tam giác công suất Nếu ñem nhân cạnh tam giác trở kháng nhân với I2 ta tam giác đồng dạng với tam giác trở kháng có cạnh thành phần cơng suất gọi tam giác công suất Học viên: Lê Thị Thùy Lâm 103 Lớp cao học SPKT 2010 - 2012 Luận văn thạc sỹ QL QC QC QL P ϕ S S Q Q ϕ P XL > XC XL < XC Từ tam giác công suất biết P Q ta tính S góc lệch pha ϕ S= P + Q = P + (QL − QC ) tg ϕ = Q QL − QC = P P Ngược lại biết S ϕ ta tính P Q: P = S.cos ϕ ; Q= S.sin ϕ d Các trường hợp riêng * Khi mạch có điện trở điện cảm bỏ thành phần điện áp trở kháng cơng suất tụ điện ta có tam giác sau UL UL U I Z UR S XL ϕ R QL ϕ P * Mạch có điện trở ñiện dung R, C bỏ thành phần ñiện áp trở kháng cơng suất điện cảm ta có tam giác sau: I UR Học viên: Lê Thị Thùy Lâm ϕ Z U UC R P ϕ XC S QC UC 104 Lớp cao học SPKT 2010 - 2012 Luận văn thạc sỹ * Mạch phản kháng( L-C), R = - Nếu XL>XC mạch có tính chất giống mạch ñiện cảm - Nếu XL