Xây dựng và sử dụng thí nghiệm thực hành ảo trong đào tạo nghề cơ khí động lực

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ

Ngoài ra, tính từ ảo còn được sử dụng trong một số lĩnh vực khác như: ' Văn phòng ảo (virtual office) [17, "virtual office"]- một trong những giải pháp về dịch vụ thương mại điện tử là một môi trường điện toán khác biệt với môi trường làm việc của văn phòng truyền thống (có địa chỉ, trang thiết bị. kỹ thuật, con người. .) nhưng các công việc (quản lý văn phòng, nhân sự và các tiện ích cho hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp như email, lịch làm việc danh bạ nhân viên) vẫn được tiến hành với đầy đủ các chức năng của một văn phòng thực trên nền tảng ứng dụng công nghệ Intemet. Hiện nay, những ứng dụng của thực tại ảo trong lĩnh vực này là vô cùng phong phú, ví dụ như huấn luyện quân lính, thử nghiệm các loại vũ khí, các phương tiện chiến tranh, bản đồ hóa từng khu vực (hệ thống định vị toàn cầu) v. Y học: là lĩnh vực ứng dụng truyền thống của thực tại ảo. Ở Mỹ trong phẫu thuật, bác sỹ có thể tiến hành các cuộc phẫu thuật trong môi trường ảo, không cần bệnh nhân mà vẫn như đang phẫu thuật trên bệnh nhân thật. Các bác sỹ cũng có thể tiến hành các cuộc phẫu thuật từ xa thông qua các thiết bị của thực tại ảo. Kiên trúc: Phòng thí nghiệm SIMBAB là sản phẩm của Trung tâm Khoa học và Công nghệ xây dựng nhà của Pháp giới thiệu năm 2003 được coi là một trong những ứng dụng nổi bật của thực tại ảo trong lĩnh vực kiến trúc. SIMBAB gồm các thiết bị mô phỏng tính toán xây dựng nhà và trang thiết bị. Với các phòng thí nghiệm này, các tính toán thử về nhà và kỹ thuật lắp đặt có thể được thực hiện tự động. Việc tính toán thử nghiệm trong điều kiện thực là việc làm không dễ dàng, nhất là đối với một công trình xây dựng đồng bộ, hơn nữa giá lại rất đắt. ưu thế của việc tính toán thử ảo là nó cho phép các hãng công nghiệp, các trung tâm nghiên cứu thực hiện mô hình mô phỏng theo sản phẩm mà họ cần tính toán thử. Các phòng thí nghiệm ảo còn có thể được sử dụng để phát triển một số sản phẩm, dùng để giới thiệu, đánh giá hiệu năng thiết bị. Thư viện Simbad Building and HVAC Toolbox là thành phấn không thể thiếu khi xây dựng các thiết bị mô phỏng khác nhau của SIMBAD. Trong Simbad Building and HVAC Toolbox có chứa những viên gạch cơ bản, mẫu linh kiện, nồi hơi, thiết bị sưởi, thiết bị xử lý không khí, chống bức xạ mặt trời, điều hoà không khí, v.v. cần thiết cho một ngôi nhà ảo. Vai trò của Simbad Building and HVAC Toolbox là sử dụng các thành phần ảo để có thể lắp ráp tạo thành thiết bị mô phỏng. Công việc lắp ghép các thành phần ảo được thực hiện nhờ có giao diện đổ hoạ Simulink. Giáo dục đào tạo: Để có một kết quả học tập cao nhất, chúng ta sử dụng nhiều phương pháp học tập khác nhau, trong đó có phương pháp trực quan. Thực tế cho thấy, học bằng phương pháp trực quan thì nhanh hơn các phương pháp khác. Vì vậy, thực tại ảo đã và đang trở thành một công cụ hữu hiệu trong giáo dục, đặc biệt là với trẻ em. Ngoài ra nó cũng là phương tiện dạy học mang lại hiệu quả đào tạo lớn đối với một số ngành nghề đòi hỏi phải thực hành. Ví dụ như: huấn luyện phi công, lái xe.. Một số trường có đào tạo nghề lái xe tại Việt Nam hiện nay cũng đang sử dụng phương tiện cho phép người học thực hành trên cơ sở thực tại ảo. Giáo dục luôn là mối quan tâm hàng đấu của mỗi quốc gia. Việc nghiên cứu để đưa ra phương pháp giáo dục hiệu quả đã khó, song vấn đề khó khăn hơn là làm sao kích thích được niềm say mê học tập, nghiên cứu của người học và tác động đến tính tự giác, khả năng tư. duy và tưởng tượng của người học, cung cấp môi trường học tập, nghiên cứu tết nhất nhằm phát huy hết những khả năng của con người. Chúng ta đã thấy hiệu quả to lớn của việc ứng dụng tin học vào trong giáo dục trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Song, phần lớn các ứng dụng tin học vào giáo dục mà chúng ta biết mới chỉ là những giáo trình tin học nhằm rèn luyện tư duy tin học cho con người, chứ những ứng dụng nhằm rèn luyện những khả năng khác của con người thì chưa phổ biến. Thực tế đã chứng minh, những chương trình nhằm rèn luyện tư duy nói chung, rèn luyện khả năng tưởng tượng, cung cấp mô hình thực nghiệm và kích thích tò mò. là chưa nhiều, hay có thể nói là chưa có hiệu quả. Các chương trình này hầu như chưa có khả năng phát huy được hết sự cảm nhận của con người trong nhận thức, chưa gây được ấn tượng sâu sắc của vấn đề cho đối tượng cần truyền đạt, không gây được trí tò mò, hay niềm đam mê của người học. Hiện nay, xu hướng mới trong việc ứng dụng tin học trong giáo dục rất được quan tâm là xây dựng các mô hình thực tại trên máy tính nhằm cung cấp các môi trường học tập và nghiên cứu cho người sử dụng. Những mô hình được xây dựng ở đây truyền tải được thực tế của chúng ta vào trong môi trường mô phỏng, cung cấp khả năng tương tác của con người với môi trường mô phỏng, có khả năng gây kích thích cao với người tham gia, cho phép chia sẻ tài nguyên về môi trường qua mạng. Đó chính là mô hình thực tại ảo. Trong xu thế áp dụng những tiến bộ trong lĩnh vực CNTT và mạng intemet vào lĩnh vực đào tạo, Mỹ là nước tiên phong trong lĩnh vực thiết kế những phòng thí nghiệm ảo. Mới đây, Đại học Nanh Carolina, M đã đưa vào sử dụng một phòng thí nghiệm vật lý ảo dành cho sinh viên của trường.Trong phòng thí nghiệm nói trên, các mô phỏng vi tính và hoạt hình bằng đổ họa được dùng để thay thế các dụng cụ và thiết bị thông thường trong các thí nghiệm về cơ học, sóng, điện, từ trường và quang học. Anytime and Anywhere Physics) được thiết kế để giúp sinh viên học từ xa có được các kỹ năng và kinh nghiệm về thực hành trong những bộ môn liên quan.

XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO 1. Nguyên tắc xây dựng

Khi xây dựng các bài TNTH ảo, nếu muốn biểu diễn một không gian hay các đối tượng có hình dạng bề ngoài giống hệt như không gian, đối tượng thực, có thể tiến hành chụp ảnh thực rồi chuyển thành các file ảnh bằng máy quét Những ảnh này sẽ được đưa vào để tạo ngoại diên cho đối tượng, không gian của TNTH ảo. Để thực hiện được điều đó người ta sử dụng các ngôn ngữ lập trình cấp cao thông dụng như: Fortran, Pascal, C++, hoặc các phần mềm chuyên dụng như GPSS/PC (General Purpose Simulatiơn System, có thể chạy trên máy tính PC), SIMPLE++ (Simulation Production Logistics Engineering Design) được viết bằng ngôn ngữ C++.

SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Cũng giống như tài liệu hướng dẫn sử dụng TNTH thực, tài liệu này cho TNTH ảo đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng TNTH ảo Tài liệu hướng dẫn sử dụng gồm các thông tin cơ bản: giới thiệu về phần mềm, cách cài đặt, mục tiêu, nội dung, trình tự, yêu cầu các bài TNTH ảo. Thí nghiệm là một loại lao động khoa học còn thực hành là làm để áp dụng vào thực tế, do vậy việc tiến hành TNTH ảo đều phải đảm bảo tính trình tự và tính hệ thống, thể hiện ở sự phân chia nội dung hợp lý và sắp xếp đúng trình tự phù hợp với tiến trình bày dạy, tạo điều kiện thuận lợi cho người học.

XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG CHƯƠNG TRÌNH DẠY NGHỀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TRÌNH ĐỘ

Qua đó, giáo viên nhận xét, đánh giá hoạt động thí nghiệm, thực hành của cá nhân hoặc từng nhóm người học một cách cụ thể, toàn diện (từ khâu tự chuẩn bị, hiểu biết, động tác, sản phẩm, tinh thần ý thức tham gia tập luyện. ) và rút kinh nghiệm cho những lần sau. SolidWorks có thể xuất ra các file dữ liệu định dạng chuẩn để người sử dụng có thể khai thác mô hình trong môi trường các phần mềm phân tích khác như ANSYS, ADAMS, Pro- Casting…Trước sự phát triển lớn mạnh của phần mềm CAD SolidWorks, hiện nay nhiều phần mềm CAD/CAM đã viết thêm các modul nhận dạng trực tiếp file dữ liệu SolidWorks….

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORK 2009: VẼ VÀ LẮP RÁP MÔ PHỎNG CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ

• Lắp ráp

 Vẽ má khuỷu và đối trọng 2(phần còn lại) bằng cách lấy đối xứng qua mặt phẳng Plane 2:. • Dùng lệnh Mirror lấy đối xứng hai phần:. • Dùng lệnh Extrude vẽ hai đầu trục. • Vẽ biên dạng cắt rãnh then và sử dụng lệnh Extrude Cut:. Như vậy ta đã vẽ hoàn chỉnh được chi tiết trục khuỷu:.  Tiến hành vẽ các chi tiết khác như thân máy, pittong, xupap, các te, thanh truyền, ổ bi…. Quy trình lắp ráp thông qua một số thao tác cơ bản sau:. 2.2 Thêm các đối tượng hay chi tiết vào Assembly:. Sử dụng lệnh Insert, chọn các chi tiết của bản vẽ lắp và đặt vào khung nhìn:. 2.3 Đặt các ràng buộc lắp ghép các chi tiết trong Assembly:. Sử dụng lệnh Insert Mate, với mục đích tạo các ràng buộc đối với các chi tiết máy trong bản vẽ lắp.  Một số Mate điển hình:. a) Ghép đồng trục giữa ổ bi và trục khuỷu:. b) Lắp ổ bi vào sát mặt bích cổ trục. c) Cố định khoảng chuyển động của đầu dưới thanh truyền trong trục khuỷu. Khi nhấn một nút lệnh trên thanh công cụ, chúng ta đã bước vào một chế độ làm việc nào đó, trong chế độ này, người dùng chỉ có thể thực hiện được một số thao tác nhất định và làm được một số chức năng nhất định mà thôi.

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM GEOGEBRA

Tiếp tục hoàn thiện cơ sở thực tiễn và lý luận của việc xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề. Vận dụng quy trình trên tiến hành xây dựng và sử dụng một số bài TNTH cụ thể để áp dụng cho chương trình dạy nghề cơ khí động lực (môn học động cơ đốt trong).