Xây dựng và sử dụng mô hình trực quan thể hiện quá trình lắp ráp hộp số và cầu xe trong dạy học kỹ thuật sửa chữa ô tô

1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay khoa học kỹ thuật phát triển như vũ bão, lượng thông tin nhanh, với tốc độ lớn, phạm vi rộng. Đây là thời kỳ phát triển nhanh nhất của khoa học trong lịch sử nhân loại. Khoa học đã trở thành lực lượng sản xuất trực tiếp tác động vào mọi mặt của đời sống xã hội. Sự phát triển của khoa học và công nghệ đã tác động trực tiếp đến nền giáo dục. Cụ thể là nhiều ngành khoa học mới ra đời, sự chuyển giao giữa các ngành nghề và nhịp độ ứng dụng các thành tựu khoa học mỗi ngày một nhanh hơn. Điều đó đem lại hiệu quả rất lớn làm phát triển nhanh cả khoa học và chất lượng giáo dục. Với yêu cầu của xã hội là công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước trong hoàn cảnh hội nhập quốc tế phải đi tắt đón đầu, đòi hỏi nguồn nhân lực chất lượng cao. Sản phẩm của giáo dục là những con người phát triển toàn diện, có trí tuệ, đạo đức và có khả năng tự hoàn thiện tri thức của mình sau khi ra trường. Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển chung của xã hội, ngành giáo dục đào tạo đã có những nỗ lực đáng kể trong việc thực hiện mục tiêu nâng cao chất lượng dạy và học. Mục tiêu chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2006 – 2010 là tạo ra bước chuyển biến cơ bản về chất lượng giáo dục theo hướng tiếp cận trình độ tiên tiến trong khu vực và thế giới, phù hợp tình hình thực tế của Việt Nam, ưu tiên nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực có tay nghề đáp ứng được nhu cầu của thị trường lao động trong nước và trên trường quốc tế, đó là việc xây dựng chương trình đào tạo và bồi dưỡng giáo viên thay đổi phương pháp, cải tiến phương tiện dạy học, đánh giá kết quả học tập của học sinh. Trong đó cải tiến phương tiện dạy học sẽ góp phần rất to lớn vào việc nâng cao chất lượng của quá trình dạy học. Đặc biệt là ứng dụng mô phỏng và thiết kế mô hình trực quan. Dạy học chuyên ngành kỹ thuật sửa chữa ôtô là môn kết hợp giữa lý thuyết với thực hành, trong đó có nhiều khái niệm trừu tượng, cấu tạo của các bộ phận phức tạp cồng kềnh, trong quá trình lên lớp khó có thể mang đầy đủ mô hình và vật thật lên để trình diễn cho học sinh và hơn thế nữa điều kiện phòng học chuyên môn còn thiếu và quá trình thực hiện trình diễn thực tế mất nhiều thời gian, để đáp ứng được mục tiêu dạy học và hình thành những khái niệm ban đầu về quá trình lắp ráp các bộ phận, hệ thống trên ô tô trước khi được giáo viên trình diễn mẫu, cần thiết phải có những hình ảnh động mô phỏng về quá trình lắp ráp đó. Hình ảnh sinh động thu hút, hấp dẫn, tạo hứng thú cho học sinh, lôi cuốn các em vào việc chiếm lĩnh kiến thức. Trên cơ sở đó tư duy kỹ thuật của học sinh được phát triển góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn. Với trình độ giáo viên và cơ sở vật chất của Trường cao đẳng nghề cơ khí nông nghiệp việc sử dụng mô hình trực quan trong dạy học kỹ thuật sửa chữa ôtô là rất cấp thiết. Xuất phát từ những lý do trên, để góp phần trực tiếp nâng cao chất lượng dạy và học Kỹ thuật sửa chữa ôtô tại trường Cao đẳng nghề cơ khí nông nghiệp tác giả lựa chọn đề tài: “Xây dựng và sử dụng mô hình trực quan thể hiện quá trình lắp ráp hộp số và cầu xe trong dạy học kỹ thuật sửa chữa ô tô tại trường cao đẳng nghề”

1 MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày khoa học - kỹ thuật phát triển vũ bão, lượng thông tin nhanh, với tốc độ lớn, phạm vi rộng Đây thời kỳ phát triển nhanh khoa học lịch sử nhân loại Khoa học trở thành lực lượng sản xuất trực tiếp tác động vào mặt đời sống xã hội Sự phát triển khoa học công nghệ tác động trực tiếp đến giáo dục Cụ thể nhiều ngành khoa học đời, chuyển giao ngành nghề nhịp độ ứng dụng thành tựu khoa học ngày nhanh Điều đem lại hiệu lớn làm phát triển nhanh khoa học chất lượng giáo dục Với u cầu xã hội cơng nghiệp hố, đại hố đất nước hồn cảnh hội nhập quốc tế phải tắt đón đầu, địi hỏi nguồn nhân lực chất lượng cao Sản phẩm giáo dục người phát triển tồn diện, có trí tuệ, đạo đức có khả tự hồn thiện tri thức sau trường Trong năm gần với phát triển chung xã hội, ngành giáo dục đào tạo có nỗ lực đáng kể việc thực mục tiêu nâng cao chất lượng dạy học Mục tiêu chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2006 – 2010 tạo bước chuyển biến chất lượng giáo dục theo hướng tiếp cận trình độ tiên tiến khu vực giới, phù hợp tình hình thực tế Việt Nam, ưu tiên nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực có tay nghề đáp ứng nhu cầu thị trường lao động nước trường quốc tế, việc xây dựng chương trình đào tạo bồi dưỡng giáo viên thay đổi phương pháp, cải tiến phương tiện dạy học, đánh giá kết học tập học sinh Trong cải tiến phương tiện dạy học góp phần to lớn vào việc nâng cao chất lượng q trình dạy học Đặc biệt ứng dụng mơ thiết kế mơ hình trực quan Dạy học chuyên ngành kỹ thuật sửa chữa ôtô môn kết hợp lý thuyết với thực hành, có nhiều khái niệm trừu tượng, cấu tạo phận phức tạp cồng kềnh, trình lên lớp khó mang đầy đủ mơ hình vật thật lên để trình diễn cho học sinh điều kiện phịng học chun mơn cịn thiếu q trình thực trình diễn thực tế nhiều thời gian, để đáp ứng mục tiêu dạy học hình thành khái niệm ban đầu trình lắp ráp phận, hệ thống tơ trước giáo viên trình diễn mẫu, cần thiết phải có hình ảnh động mơ q trình lắp ráp Hình ảnh sinh động thu hút, hấp dẫn, tạo hứng thú cho học sinh, lôi em vào việc chiếm lĩnh kiến thức Trên sở tư kỹ thuật học sinh phát triển góp phần nâng cao chất lượng dạy học mơn Với trình độ giáo viên sở vật chất Trường cao đẳng nghề khí nơng nghiệp việc sử dụng mơ hình trực quan dạy học kỹ thuật sửa chữa ôtô cấp thiết Xuất phát từ lý trên, để góp phần trực tiếp nâng cao chất lượng dạy học Kỹ thuật sửa chữa ôtô trường Cao đẳng nghề khí nơng nghiệp tác giả lựa chọn đề tài: “Xây dựng sử dụng mơ hình trực quan thể trình lắp ráp hộp số cầu xe dạy học kỹ thuật sửa chữa ô tô trường cao đẳng nghề khí nông nghiệp ” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Đề tài nghiên cứu xây dựng sử dụng mơ hình trực quan thể trình lắp ráp hộp số cầu xe dạy học kỹ thuật sửa chữa ô tô nhằm giúp cho học sinh nắm vững cấu tạo, nguyên lý làm việc hình thành khái niệm ban đầu qúa trình lắp ráp học lý thuyết sửa chữa ôtô 3 KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, PHẠM VI NGHIÊN CỨU, ĐỐI TƯỢNG KHẢO SÁT 3.1 Khách thể nghiên cứu - Qúa trình dạy học kỹ thuật sửa chữa ô tô 3.2 Đối tượng nghiên cứu - Mô hình trực quan thể trình lắp ráp hộp số cầu xe, ứng dụng dạy học kỹ thuật sửa chữa ôtô 3.3 Phạm vi nghiên cứu - Sử dụng phần mềm INVENTOR để thiết kế số mô hộp số cầu xe TOYOTA CORONA dạy học kỹ thuật sửa chữa ôtô 3.4 Đối tượng khảo sát - Học sinh lớp Cao đẳng nghề công nghệ ơtơ khố 47CS trường Cao đẳng nghề Cơ khí nơng nghiệp, cán quản lý giáo viên giảng dạy chuyên ngành công nghệ ôtô GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu xây dựng sử dụng mơ hình trực quan thể trình lắp ráp hộp số cầu xe dạy học kỹ thuật sửa chữa ô tô Sẽ nâng cao khả nhận thức, phát triển tư kỹ thuật nâng cao lực kỹ thuật, qua góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu sở lý luận sở thực tiễn vấn đề xây dựng sử dụng mơ hình trực quan phần mềm INVENTOR - Khảo sát thực trạng trình dạy học kỹ thuật sửa chữa trường Cao đẳng nghề Cơ khí nơng nghiệp từ đề xuất giải pháp xây dựng thiết kế mơ hình trực quan cho mơ đun sửa chữa - bảo dưỡng phần truyền động - Xây dựng qui trình thiết kế mơ hình trực quan thể q trình lắp ráp hộp số cầu xe TOYOTA CORONA phần mềm INVENTOR dạy học kỹ thuật sửa chữa ơtơ - Mơ q trình lắp ráp hộp số cầu xe TOYOTA CORONA - Kiểm nghiệm đánh giá giả thuyết khoa học PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu lài liệu Giáo dục học, Tâm lý học, phương pháp dạy học tích cực, phần mềm INVENTOR nội dung chương trình mơn học, mơ đun đào tạo chuyên ngành kỹ thuật sửa chữa ôtô - Phương pháp quan sát: Theo dõi thực tiễn sư phạm, phát tìm biện pháp giải vấn đề cấp bách đòi hỏi phải nghiên cứu - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Để khẳng định tính khả thi hiệu quy trình giảng thiết kế, xây dựng - Phương pháp thống kê toán học: giúp việc chọn mẫu, xử lý liệu, xác định xác kết thực nghiệm điều tra NHỮNG ĐĨNG GĨP CHÍNH CỦA LUẬN VĂN - Xây dựng qui trình thiết kế mơ hình trực quan q trình lắp ráp - Mơ q trình lắp ráp hộp số cầu xe TOYOTA CORONA phần mềm INVENTOR CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu, kết luận phụ lục, luận văn thể chương với cấu trúc sau: Chương 1: Cơ sở lí luận thực tiễn việc xây dựng sử dụng mô hình trực quan dạy học kỹ thuật sửa chữa ô tô trường Cao đẳng nghề Cơ khí nông nghiệp Chương 2: Xây dựng sử dụng mơ hình trực quan thể trình lắp ráp hộp số cầu xe Toyota Corona phần mềm INVENTOR dạy học kỹ thuật sửa chữa ô tô Chương 3: Thực nghiệm sư phạm CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MƠ HÌNH TRỰC QUAN TRONG DẠY HỌC KỸ THUẬT SỬA CHỮA ÔTÔ TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠ KHÍ NƠNG NGHIỆP 1.1 LƯỢC SỬ NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ Vấn đề sử dụng mơ hình trực quan dạy học giới đặt từ lâu Vào năm 90 kỷ trước, nhu cầu cần xây dựng mơ hình trực quan ngày phức tạp, kết hợp nhiều lĩnh vực khác địi hỏi tính linh hoạt, trực quan dẫn đến thay đổi phương pháp mơ hình hóa mơ Hiện nay, phát triển kinh tế thị trường đặc biệt phát triển vũ bão ngành khoa học kĩ thuật, việc đổi PPDH, ứng dụng công nghệ thông tin, xây dựng sử dụng mơ hình trực quan dạy học yêu cầu đặt cho ngành giáo dục quốc gia Các phương pháp nặng hoạt động thuyết giảng, áp đặt thầy, nhẹ hoạt động tích cực trị thay phương pháp giáo dục tích cực, dựa quan điểm phát huy tính tích cực, tư người học, đề cao vai trò tự học trò, kết hợp với hướng dẫn thầy trị chủ thể, thầy tác nhân q trình dạy học 1.2 MƠ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH 1.2.1 Mơ hình 1.2.1.1 Khái niệm Mơ hình thuật ngữ dùng rộng rãi nhiều ngành khoa học “Mơ hình thể thực thể hay khái niệm số thuộc tính quan hệ đặc trưng đối tượng (gọi đối tượng mơ hình hố hay ngun hình) với mục đích nhận thức, làm đối tượng quan sát thay cho nguyên hình làm đối tượng nghiên cứu ngun hình” [25, tr26] Mơ hình đối tượng vật lý khác kích thước (mơ hình hình tượng – iconic models); Các cơng thức mối quan hệ tốn học (mơ hình trừu tượng – abstract models); biểu diễn đồ hoạ (mơ hình hiển thị - visual models) Tính hữu ích mơ hình thể thơng qua việc miêu tả, thiết kế phân tích hệ thống mà đại diện Trong nghiên cứu khoa học, việc xây dựng mơ hình phù hợp yếu tố quan trọng nhằm nâng cao tính xác kết nghiên cứu 1.2.1.2 Đặc điểm - Mơ hình phản ánh tính chất đối tượng để người quan sát có nhìn nhận đắn ngun hình Mơ hình có kích thước to nhỏ nguyên hình cho thể cách rõ ràng nguyên hình - Kích thính ý người quan sát nhằm phát triển tư kỹ thuật, mơ hình có màu sắc đa dạng tạo điều kiện thuận lợi cho người quan sát, tạo hứng thú tìm hiểu ngun hình thơng qua mơ hình 1.2.1.3 Phân loại Theo hình 1.1 mơ hình chia làm hai loại: mơ hình thực thể mơ hình khái niệm Mơ hình (MH) MH thực thể MH khái niệm MH trích mẫu MH đồng dạng MH tương tự MH hình học MH động hình học MH động lực học MH hệ thức MH cấu trúc Hình 1.1: Phân loại mơ hình * Mơ hình thực thể (Substantial model) Mơ hình thực thể mơ hình vật chất vật chất hố Ví dụ mơ hình động đốt trong, mơ hình dao động Nói chung mơ hình hay dùng trình thực nghiệm Dựa tiêu chuẩn chất, giống chất, khác chất nguyên hình mơ hình, mơ hình thực thể chia làm ba loại: mơ hình trích mẫu, mơ hình đồng dạng, mơ hình tương tự + Mơ hình trích mẫu (Sampling model) Từ tổng thể cần nghiên cứu (nguyên hình) người ta chọn số phần tử (gọi tập mẫu hay mơ hình trích mẫu), qua phân tích tập mẫu người ta suy kết luận tổng thể cần nghiên cứu Lý thuyết xác suất giải hai u cầu việc mơ hình hố: tập mẫu phải có dung lượng đủ lớn thoả mãn độ xác độ tin cậy cho trước từ kết tập mẫu ta đánh giá hay ước lượng khác tổng thể Mô hình trích mẫu chất với ngun hình Ví dụ: Để đánh giá chất lượng lô sản phẩm, người ta rút số mẫu cách ngẫu nhiên, phân tích rút kết luận Trong dạy học môn KTCN, để đánh giá hiệu phương pháp dạy học mới, giáo viên thường tiến hành thực nghiệm sư phạm, dùng phương pháp dạy thực nghiệm số trường (được chọn ngẫu nhiên), qua đánh giá định tính định lượng, rút kết luận tính khả thi phương pháp + Mơ hình đồng dạng (Similar model) Hai thực thể gọi đồng dạng đại lượng vật lý tên chúng tỉ lệ với nhau: Nếu kích thước tương ứng chúng tỉ lệ nhau, ta có đồng dạng hình học (geometrical similitude) Nếu vận tốc tương ứng chúng tỉ lệ nhau, ta có đồng dạng động hình học (kinematical similitude) Nếu lực tương ứng tác động lên chúng tỉ lệ nhau, ta có đồng dạng động lực học (dynamical simihtude) - Mơ hình đồng dạng hình học (Geometrical similar model) Mơ hình đồng dạng hình học hình ảnh đối tượng thời điểm quan sát Chúng ta nhận thức giới xung quanh nhờ thị giác, mà trực giác hình học có quan hệ chặt chẽ với thị giác Vì mơ hình hình học (mô tả trạng thái tĩnh) dùng phổ biến dạy học Ví dụ: mơ hình động cơ, vẽ kỹ thuật - Mơ hình động hình học (Kinematical similar model) Mơ hình động hình học mơ hình trạng thái động ngun hình Ví dụ: mơ hình động hình học mơ tả chuyển động cấu trục khuỷu truyền… - Mơ hình động lực học (Dynamical similar model) Mơ hình động lực học thường sử dụng việc nghiên cứu biến đổi trạng thái đối tượng tác dụng mơi trường Ví dụ: mơ hình thử nghiệm sức cản gió Ơtơ ống thổi phịng thí nghiệm + Mơ hình tương tự (Analogue ,model) Mơ hình tương tự thực thể có thơng số vật lý khác tên với nguyên hình (tức khác chất với nguyên hình) xác định theo lý thuyết tương tự Mơ hình tương tự thường gọi tên theo chất liệu mơ hình ngun hình: mơ hình tương tự điện cơ, mơ hình tương tự điện nhiệt, tương tự điện thuỷ lực, tương tự khí thuỷ lực… * Mơ hình khái niệm (Conceptual model) Mơ hình khái niệm khác mơ hình thực thể chỗ mơ hình có tính chất hình thức, trừu tượng Trong ngành khoa học kỹ thuật, mơ hình tốn học (mathematical model) điển hình loại mơ hình Phân loại mơ hình tốn học: + Mơ hình hệ thức Mơ hình hệ thức dùng hệ thức để mơ tả trạng thái đối tượng nghiên cứu + Mơ hình cấu trúc Mơ hình cấu trúc dùng cấu trúc tốn học để mô tả cấu trúc trạng thái bên ngun hình Qua phân tích phân loại mơ hình thấy mơ hình đồng dạng có tính chất tương ứng với mơ hình trực quan lựa chọn sử dụng luận văn 1.2.1.4 Vai trị mơ hình dạy học Trong dạy học kỹ thuật có nhiều khái niệm trừu tượng, vật thật có kích thước q lớn: không mang trực tiếp lên giảng dạy lớp, 10 nhỏ: gây khó khăn cho việc hướng dẫn, mô tả giáo viên quan sát người học, kết cấu phức tạp Mô hình dạy học khắc phục trở ngại Mơ hình có vai trị sau: - Cung cấp thơng tin xác - Trực quan hố nội dung học tập - Làm nguồn tri thức để học sinh khám phá - Làm đối tượng để giáo viên, học sinh thao tác - Thể nhiều yếu tố mà thực tế không biểu diễn - Tạo hứng thú học tập - Tiết kiệm thời gian trình bày giáo viên 1.2.2 Mơ hình hóa 1.2.2.1 Khái niệm Là tái đặc trưng khách thể dựa khách thể khác tương tự xây dựng lên để phục vụ cho việc nghiên cứu nó; khách thể khác gọi mơ hình Mơ hình thực vai trị mức độ tương ứng với khách thể xác định cách tương đối chặt chẽ Nhu cầu MHH phát sinh việc nghiên cứu thân khách thể cách trực tiếp gặp khó khăn, tốn kém, cần nhiều thời gian làm khách thể bé lớn, phức tạp Cơ sở MHH tương tự định mơ hình khách thể nghiên cứu Đây tương tự đặc trưng vật lí, chức mà chúng thực hiện, tính đồng mơ tả toán học "hành vi" chúng Sự tương tự cho phép chuyển từ mơ hình sang khách thể, cho phép sử dụng kết thu nhận nhờ mơ hình lên khách thể 72  �1  �2  �6  �12  �9  �7  10 �4  7,54 41 Bảng 3.6 xi 10 Fi 12 xi – x TN -3,54 -2,54 -1,54 -0,54 0,46 1,46 2,46 (xi – x TN)2 12,53 6,45 2,37 0,29 0,21 2,13 6,05 30,03 Tổng Vậy:  TN = 81,19/40 = 2,10 Fi*(xi – x TN)2 12,53 12,90 14,23 3,50 1,90 14,92 24,21 81,19 2  TN   TN 1,45 VTN = (1,45/7,54)*100 = 19,24 (%) * Tính hệ số t: t X TN   TN   N TN  X DC     DC      N DC      7,54  6,375  2,10   2,584  = 3,43      41   40  Chọn mức ý nghĩa  0,05 , tra bảng phân phối Student fisher ta có: tbảng=1,96 Như vậy, t>tbảng ta kết luận điểm trung bình giảng lớp thực nghiệm lớn điểm trung bình lớp đối chứng Vậy khác điểm hai lớp rõ dệt đật kết tốt * Hệ số F: 2,10 / 2,584 0,813 Chọn mức ý nghĩa  0,05 , tra bảng phân F =  TN2 /  DC phối Fisher Snedecor ta có: Fbảng=1,53 Vậy F