Trƣớc tiên để khởi động MATLAB, ta nháy vào biểu tƣợng MATLAB. exe, trên màn hình xuất hiện cửa sổ sau. (Xem hình vẽ 1. 1) Cửa sổ đó chứa các thanh công cụ (Giao diện ngƣời và máy) cần thiết cho việc quản lý các files, các biến, cửa sổ lệnh, có thể coi desktop là các panel gồm các ô, vùng, quản lý và tác dụng của từng cửa sổ nhỏ đƣợc quản lý bởi desktop.
2.4. 1. 5. Các cửa sổ làm việc của MATLAB Cửa sổ lệnh
Là cửa sổ giao tiếp chính của MATLAB bởi đây là nơi nhập giá trị các biến, hiển thị giá trị, tính toán giá trị của biểu thức, thực thi các hàm có sẵn trong thƣ viện (dạng lệnh), hoặc các hàm (dạng function) do ngƣời dùng lập trình ra trong M_files.
Các lệnh đƣợc nhập sau dấu nhắc „ >> „, và nếu có sai sót trong quá trình gõ (nhập) lệnh thì hãy nhấn phím Enter cho đến khi nhận đƣợc dấu nhắc >>. Thực thi lệnh bằng nhấn phím Enter.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
>> A= pi/2; >> B= sin (A) B=1
Hình 2.3. Giao diện câu lệnh
Hoặc chƣơng trình soạn thảo trong M-file dƣới đây : % Chuong trinh trong M-file
x= 0 : pi/6 : 2*pi; y=sin (x);
plot (x, y);
% chuong trinh đƣợc lƣu với tên file là “ve_sin. m”
Cửa sổ command History
Các dòng mà bạn nhập vào trong cửa sổ Command window (các dòng này có thể là dòng nhập biến, hoặc có thể là dòng lệnh thực hiện hàm nào đó) đƣợc giữ lại trong cửa sổ Command History, và cửa sổ này cho phép ta sử dụng lại những lệnh đó bằng cách nháy chuột lên các lệnh đó hoặc các biến, nếu nhƣ bạn muốn sử dụng lại biến đó.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ nháy đôi chuột lên lênh hoặc biến để sử Sửdụng lại Hình 2.4. Gọi câu lệnh Cửa sổ Workspace
Là cửa sổ thể hiện tên các biến bạn sử dụng cùng với kích thƣớc vùng nhớ (số bytes), kiểu dữ liệu (lớp), các biến đƣợc giải phóng sau mỗi lần tắt chƣơng trình. Nháy đôi chuột lên biến để xem dữ liệu (hoặc thay đổi giá trị) Hình 2.5. Xem dữ liệu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Ngoài ra nó cho phép thay đổi giá tri, cũng nhƣ kích thƣớc của biến bằng cách nháy đôi chuột lên các biến. Hoặc nháy vào nút bên trái ngay cạnh nút save Ví dụ khi chọn biến (giả thử là biến b) rồi nháy (hoặc nháy chuột vào nút cạnh nút save) ta đƣợc cửa sổ sau gọi là Array Editor.
Hình 2.6. Kết quả
Tiêu đề là tên biến b, định dạng dữ liệu ở ô có tên là : Numeric format, mặc định là dạng short, Kích thƣớc size là 1 by 3 (tức là một hàng và 3 cột) ta có thể thay đổi kích thƣớc này bằng cách thay đổi số có trong ô kích thƣớc size.
Dùng cửa sổ này để lƣu các biến ở dƣới là dữ liệu của biến b, ta có thể thay đổi chúng bằng cách thay đổi giá trị trong các ô đó Tất cả các biến đều đƣợc lƣu trong Workspace trong đó thể hiện cả kích thƣớc (Size), số Bytes và kiểu dữ liệu (class) (8 bytes cho mỗi phần tử dữ liệu kiểu double cụ thể là 24 bytes dành cho b và 8 bytes dành cho a).
Lập trình trên m.file
Các chƣơng trình, thủ tục bao gồm các dòng lệnh theo một thứ tự nào đó do ngƣời sử dụng viết ra đƣợc lƣu trữ trong các file có phần mở rộng là *.m. File dạng này còn đƣợc gọi là script file. File đƣợc lƣu dƣới dạng ký tự ASCII và có thể sử dụng các chƣơng trình soạn thảo nói chung để tạo nó.
Sau khi viết xong chƣơng trình ta có thể chạy file này giống nhƣ các lệnh, thủ tục của Matlab. Tức là có thể gõ tên file không cần có phần mở rộng. Khi sử dụng, nội dung của M.file không đƣợc hiển thị trên màn hình.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
, s
m.file
. Một số qui tắc viết hàm trong m.file:
Hàm phải đƣợc bắt đầu bằng từ function, sau đó lần lƣợt là tham số đầu ra, dấu bằng, tên hàm. Tham số đầu vào đƣợc viết theo tham số đầu vào và đƣợc bao trong ngoặc đơn.
Một số dòng đầu tiên nên viết chú thích cho hàm.
Các thông tin trả lại của hàm đƣợc lƣu vào tham số (ma trận) đầu ra. Vì vậy luôn kiểm tra chắc chắn rằng trong hàm có chứa câu lệnh ấn định giá trị của tham số đầu ra.
Các biến cùng tên có thể đƣợc sử dụng bởi cả hàm và chƣơng trình khi cần đến nó. Các giá trị tính toán trong hàm, tham số đầu ra không chịu tác động của chƣơng trình.
Nếu một hàm cho nhiều hơn một giá trị đầu ra phải viết tất cả các giá trị trả lại của hàm thành một vector trong dòng khai báo hàm.
Một hàm có nhiều tham số đầu vào cần phải liệt kê chúng khi khai báo hàm
Ví dụ: Thực hiện chƣơng trình tính tổng trở tƣơng đƣơng của đoạn mạch gồm n tổng trở ghép nối tiếp (n nhập từ bàn phím).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
n=input('so luong tong tro ghep noi tiep:'); ttnt=0;
for i=1:n
fprintf('tong tro %.0f:',i) z=input('');
ttnt=ttnt+z; end
if imag(ttnt)>0
fprintf('ket qua %6.2f + %6.2fi\n',real(ttnt),imag(ttnt)) elseif imag(ttnt)==0
fprintf('ket qua %6.2f\n',real(ttnt)) else
fprintf('ket qua %6.2f - %6.2fi\n',real(ttnt),-imag(ttnt)) end
Kết quả chạy trên Matlab nhƣ sau: >> ttnt
so luong tong tro ghep noi tiep:3 tong tro 1:2
tong tro 2:2+3i tong tro 3:4-5i ket qua 8.00 - 2.00i
2.4.1.6. Giao diện đồ họa ngƣời dùng
Giao diện đồ họa GUI là giao diện cho ngƣời sử dụng xây dựng bằng các đối tƣợng đồ họa nhƣ các nút bấm, cửa sổ văn bản, thanh trƣợt và thực đơn.
Các ứng dụng hỗ trợ GUI nói chung rất dễ học tập và sử dụng do ngƣời sử dụng không cần biết các đối tƣợng này họat động nhƣ thế nào.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 2.7. Tạo giao diện
Hình 2.8. Các thành phần điều khiển của GUI
Tạo ra GUI với MATLAB: Từ menu File, chọn New, GUI… và vào màn hình soạn thảo GUI. Đặt các đối tƣợng vào khung soạn thảo bằng cách chọn loại đối tƣợng từ danh sách và click vào khung, drag và drop để vẽ ra đối tƣợng. Đặt thuộc tính cho đối tƣợng, tùy loại, mỗi đối tƣợng có các thuộc tính giống và khác nhau. Lập trình các đối tƣợng theo thao tác của ngƣời dùng. Mỗi đối tƣợng khi đƣợc kích hoạt sẽ gọi một đoạn mã tƣơng ứng trong chƣơng trình gọi là trình con Callback. Ghi file, một file có phần mở rộng là.fig và một là.m. Hai file này phải đƣợc đặt trong cùng một thƣ mục. Có thể ghi thành chỉ một file.m duy nhất dùng lệnh Export, tuy nhiên kiểu này dành cho ngƣời dùng chuyên nghiệp chúng ta chƣa cần quan tâm. Có thể chạy thử giao diện
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
trong màn hình soạn thảo GUI bằng cách ấn phím Run có dạng giống nhƣ nút Play.
Push Button : Push buttons tạo ra một hành động khi nó đƣợc ấn, khi ta ấn một push button, nó sụp xuống; khi đƣợc nhả ra, sự kiện đƣợc đáp bằng cách gọi một chƣơng trình con trong đoạn lệnh callback tƣơng ứng với sự kiện nút đƣợc ấn.
Toggle Button : Toggle buttons tạo ra một tác động theo kiểu công tắc (on hoặc off). Thủ tục callback cho biết trạng thái sau khi đƣợc ấn của đối tƣợng này. Có thể đọc trạng thái này trong đối tƣợng đồ
họa hiện hành (gcbo) bằng câu lệnh get(gcbo,'Value'). Để lập trạng
thái cho một đối tƣợng Hold off dạng toggle ta dùng lệnh:
set(handles.Holdoff,'Value',1); MATLAB đảo giá trị thuộc tính Value sau mỗi lần ấn.
Check Box : Dùng để xác định xem một mục văn bản đã đƣợc đánh dấu chọn hay chƣa. Thuộc tính Value cho biết trạng thái của đề mục bằng cách gán trị 1 hoặc 0. (Value = 1 khi mục đƣợc chọn, Value = 0 khi không đƣợc chọn). Để tham chiếu đến giá trị của đối tƣợng ta
dùng lệnh get tƣơng tự nhƣ trên.
Radio Button : Tƣơng tự nhƣ check boxes, nhƣng trong một nhóm radio button một mục đƣợc chọn sẽ loại trừ lẫn nhau và chỉ có một radio button đƣợc chọn và đƣợc đặt giá trị lên 1. Để thiết lập loại trừ, trong trình con của mỗi radio box phải set các thuộc tính Value của các radio button khác trong nhóm về 0.
Edit Text : Đối tƣợng này tạo ra một phạm vi để ngƣời dùng thêm dữ liệu dạng văn bản vào hoặc sửa đổi một nội dung đang có. Nội dung
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
của đối tƣợng đƣợc ghi ở thuộc tính String và có loại là chuỗi ký tự. Dùng Edit Text để đƣa vào một dữ liệu dạng ký tự, nếu là số thì phải dùng kèm hàm chuyển dạng ký tự số:
SputterYield=str2num(get(handles.SputterYield_edit,'String'));
Dòng lệnh trên đọc nội dung ở khung SputterYield_edit chuyển thành số và gán vào biến SputterYield. Nếu ký tự số là thập phân thì phải dùng hàm str2double().
Slider : Dùng để nhập dữ liệu dạng số trong một miền giá trị xác định bằng cách để ngƣời dùng trƣợt một thanh con. Vị trí của thanh thể hiện giá trị cần nhập vào. Cần thiết phải thiết lập giá trị hiện hành, các cận và kích cỡ bƣớc cho thanh (Current Value, Range, and Step size).
Các thuộc tính cần thiết lập: Value – giá trị hiện hành (tiền lập) của thanh; Max – maximum slider value; Min – minimum slider value; SliderStep – bƣớc trƣợt trong thanh; Slider – Value Property.
Static Text : Hiển thị các dòng văn bản do ngƣời dùng hoặc chƣơng trình tạo ra. Dữ liệu hiển thị là ký tự, nếu cần hiển thị số phải dùng thêm hàm chuyển đổi num2str. Thƣờng dùng làm tiêu đề cho các mục trong Figure. Không thay đổi đƣợc nội dung trực tiếp trong khi chƣơng trình đang họat động và không có chƣơng trình con callback. Dùng đối tƣợng này để hiển thị giá trị của thanh trƣợt Slider. Khi thanh trƣợt đƣợc điều chỉnh, giá trị của nó sẽ hiển thị trong khung Eidit Text mang tên Voltage_text, (đoạn mã sau dấu % là gợi ý cho việc đọc ngƣỡng của thanh trƣợt).
Frames : Hộp chứa các miền đối tƣợng của một figure window. Tạo thuận lợi cho ngƣời sử dụng khi dùng để đánh dấu nhóm các đối
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
tƣợng cùng loại hoặc có liên quan với nhau cho dễ nhìn. Không có trình con Callback. Trục đồ thị (axes) không đƣợc đặt trong frame. List Boxes : Hiển thị một danh sách chọn xác định bằng thuộc tính String và cho phép ngƣời dùng chọn một trong các mục của danh sách. Mặc định, mục đầu tiên sẽ đƣợc highlight khi List Boxes xuất hiện. Nếu không muốn highlight mục nào cả, đặt giá trị thuộc tính Value bằng rỗng. Trị trả về của đối tƣợng này là số thứ tự của mục chọn.
Popup Menu : Hiển thị một danh sách chọn dạng mở xuống khi ngƣời dùng click vào dấu mũi tên, nội dung hiển thị chứa trong thuộc tính String. Khi không mở ra, popup menu hiển thị nội dung hiện hành đã chọn trƣớc đó.Thuộc tính Value chứa kết quả chọn là số thứ tự của mục chọn. Có thể dùng thay cho Radio Button. Ví dụ: câu lệnh sau sẽ gán giá trị trả về từ SelectTarget_popupmenu vào biến SelectTarget là một giá trị nguyên. Xử lý tiếp theo có thể dùng cấu trúc if hoặc switch. SelectTarget= get (handles. SelectTarget_ popupmenu,'Value').
Lập trình điều khiển với GUI
Sau khi tạo một giao diện đủ các thành phần theo mong muốn là một công việc hết sức quan trọng. Tuy nhiên để giao diện đó hoạt động đƣợc thì cần phải viết chƣơng trình điều khiển bằng cách nhấn vào thẻ M-file editor trên thanh công cụ và tìm hàm: function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles) để viết chƣơng trình điều khiển.
Trƣớc tiên phải dùng lệnh: get(handles.tên con trỏ, „string‟); để đọc dữ liệu từ ô dữ liệu trên GUI, trong đó: <tên con trỏ> chính là tên đặt trong Tag
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
của Property Inspector. Dữ liệu đọc đƣợc đang ở kiểu „ký tự‟ muốn dùng để tính toán cần phải có thao tác chuyển đổi sang kiểu „số‟ (str2num).
Ví dụ: để đọc dữ liệu từ ô edit text có Tag là a1 nhƣ sau a=get(handles.a,'string');
a=str2num(a);
b=get(handles.b,'string');
b=str2num(b);
Sau khi tính toán xong muốn xuất dữ liệu (hoặc kết quả ) ra edit text hoặc static text nào đó cần phải dùng lệnh: set(handles.tên con trỏ, „string‟,c). Tuy nhiên dữ liệu <c> cần có kiểu „ký tự‟, muốn vậy phải dùng lệnh num2str để chuyển đổi
Ví dụ: c=a+b;
c=num2str(c);
set(handles.tên con trỏ, „string‟,c);
Viết chƣơng trình điều khiển xong chỉ việc nhấn F5 để thực hiện chạy thử và chỉnh sửa.
2.4.2. Nhu cầu kịch bản dạy học thực hành tại trƣờng Cao đẳng nghề Phú Thọ
Trong đào tạo có rất nhiều phƣơng pháp để giảng dạy nhằm nâng cao chất lƣợng dạy và học, và một phƣơng pháp cũng có thể áp dụng cho nhiều môn học. Phƣơng pháp sử dụng đồ họa làm mô phỏng cũng không nằm ngoài quy luật đó, phạm vi ứng dụng của đồ họa là rất rộng. Hiện nay, cùng với sự phát triển của nghành công nghệ thông tin, các sản phẩn phần mềm đồ họa rất đa dạng và phú, từ đợn giản đến phức tạp và hiện đại.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Căn cứ vào đặc trƣng của đào tạo nghề, vào hiện trạng dạy và học tại Trƣờng Cao đẳng nghề Phú Thọ hiện nay: đối tƣợng học sinh-sinh viên, điều kiện vật chất...,Ngoài việc kết hợp với phƣơng pháp dạy học tích cực còn phải sử dụng có hiệu quả các phƣơng tiện hiện đại trong quá trình dạy học sao cho phát huy tốt nhất các ƣu thế của phƣơng tiện này, tăng cƣờng khả năng tiếp thu tính sáng tạo và kỹ năng nghề cho ngƣời học.
Trong khuôn khổ của luận văn này tác giả đề cấp đến việc ứng dụng của đồ họa trong xây dựng kịch bản vào giảng dạy thực hành môn mạch điện nhằm nâng cao chất lƣợng ngƣời học.
2.4.2.1. Hiện trạng dạy môn mạch điện ở trƣờng Cao đẳng nghề Phú Thọ
Vài nét khoa điện – điện tử trƣờng Cao đẳng nghề Phú Thọ
Khoa Điện-điện tử là một trong những khoa đầu ngành của nhà trƣờng. Hiện nay khoa gồm có 30 cán bộ giáo viên trong đó có 9 giáo viên có trình độ thạc sỹ, 21 giáo viên có trình độ đại học, các giáo viên đều có trình độ chuyên môn cao. Cùng với sự phát triển của nhà trƣờng Khoa Điện-điện tử đã hoàn thành xuất sắc nhiện vụ đƣợc giao về số lƣợng và chất lƣợng đào tạo. Khoa hiện đào tạo các ngành: Điện dân dụng, điện tử công nghiệp ở cả ba cấp độ: Cao đẳng nghề, trung cấp nghề và sơ cấp nghề
Đƣợc sự quan tâm Ban giám hiệu và định hƣớng của Đảng ủy nhà trƣờng, trong thời gian qua Khoa Điện-điện tử đã liên tục đƣợc đầu tƣ về trang thiết bị dạy học tƣơng đối hiện đại, đã đáp ứng đƣợc nhu cầu dạy và học thực hành trong các ngành đào tạo.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Bằng các phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu, điều tra, quan sát trao đổi trực tiếp với giáo viên và học sinh - sinh viên tại Trƣờng Cao đẳng nghề Phú Thọ để đánh giá trực trạng việc sử dụng công nghệ trong dạy và học.
Về chƣơng trính, giáo trình và các tài liệu phục vụ dạy học: Các chƣơng trình môn học tại Trƣờng Cao đẳng nghề Phú Thọ đƣợc biên soạn theo chƣơng trình khung của Tổng cục dạy nghề. Hội đồng Sƣ phạm nhà trƣờng luôn xác định chƣơng trình, giáo trình, tài liệu phục vụ giảng dạy và học là một mắt xích quyết định chất lƣợng và hiệu quả đào tạo. Tủ sách của trƣờng có khoảng hơn 1000 đầu sách (có cả lài liệu tự biên soạn của các khoa) đã đáp ứng đƣợc phần nào cho giáo viên trong quá trình dạy học. Tuy nhiên tài liệu tham khảo cho giáo viên về các tiến bộ khoa học công nghệ còn chƣa nhiều.
Mục tiêu đào tạo chƣa đổi mới, nôi dung còn nhiều bất cập, chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu của thị trƣờng lao động, về cơ bản đang còn đào tạo những cái gì hiện có mà chƣa chú trọng dạy cho học sinh, sinh viên những năng lực mà