8. Cấu trúc luận văn
2.1.1. Vị trí, mục tiêu môn học Kỹ thuật điện
2.1.1.1. Vị trí môn học
Môn học đƣợc bố trí vào học kỳ IV của khóa học và sau khi SV học xong các môn học cơ sở.
Môn Kỹ thuật điện là môn học ứng dụng kiến thức của nhiều môn học khác nhƣ Toán, Vật lý vào thực tiễn đời sống.
2.1.1.2. Mục tiêu môn học
Sau khi học xong chƣơng trình, SV có thể nắm đƣợc: - Những khái niệm, định luật cơ bản về mạch điện.
- Cấu tạo, nguyên lý làm việc, cách sử dụng máy biến áp, động cơ điện ba pha. - Bố trí lƣới điện cho công trình nhỏ, tính toán đƣờng dây cấp điện sử dụng. - Tính toán chống sét cho công trình xây dựng, các vấn đề về bảo vệ an toàn điện.
2.1.2. Đặc điểm nội dung chươn g trình môn học Kỹ thuật điện
Với những mục tiêu ở trên, nội dung môn Kỹ thuật điện đặc điểm là có những kiến thức khá trừu tƣợng nhƣ các khái niệm, định lý, nguyên lý làm việc..., có những kiến thức mang tính cụ thể nhƣ cấu tạo máy biến áp, động cơ điện... Mặt khác, nội dung môn Kỹ thuật điện có tính tổng hợp, tích hợp liên quan tới các môn học Vật lý, Toán học...nhƣ tính toán đƣờng dây, tính toán chống sét... Nội dung môn học gồm một hệ thống kiến thức có liên quan logic đến nhau. Bên cạnh đó, đặc thù môn Kỹ thuật điện ở trƣờng Cao đẳng Xây dựng Nam Định hoàn toàn là lý thuyết và bài tập, không có phần thực hành, khối lƣợng kiến thức nhiều mà thời lƣợng dành cho môn học còn hạn chế khiến SV gặp nhiều khó khăn trong việc tiếp thu kiến thức. Vì thế, để nâng cao chất lƣợng DH, GV cần biết kết hợp sử dụng các quan điểm DH hiện
47
đại, các phƣơng pháp DH tích cực giúp SV hứng thú học tập, dễ ghi nhớ và nhớ lâu. Những đặc điểm này của môn Kỹ thuật điện rất phù hợp với DH bằng Graph.
Tuy nhiên, vận dụng Graph vào DH GV nên có sự lựa chọn chứ không phải tất cả các bài học trong chƣơng trình đều áp dụng DH bằng Graph. Chỉ nên sử dụng Graph để dạy những bài học có nhiều kiến thức, phức tạp, gây khó khăn cho sự lĩnh hội tri thức của ngƣời học.
2.2. Xây dựng và sử dụng Graph trong dạy học môn Kỹ thuật điện
2.2.1. Nguyên tắc và quy trình xây dựng Graph trong dạy học
2.2.1.1. Nguyên tắc xây dựng Graph trong dạy học
Khi xây dựng một Graph cần đảm bảo các nguyên tắc sau:
a. Nguyên tắc thống nhất giữa mục tiêu - nội dung - phương pháp dạy học
Nguyên tắc này đòi hỏi khi thiết kế Graph DH phải thống nhất đƣợc ba thành tố cơ bản của quá trình DH là mục tiêu - nội dung - PPDH.
Logic của mối quan hệ giữa mục tiêu - nội dung - PPDH là: dựa vào nội dung kiến thức đã đƣợc biên soạn, GV phải phân tích nội dung, căn cứ vào đối tƣợng cụ thể để xác định những mục tiêu mà SV phải đạt đƣợc sau khi học một bài hoặc một chƣơng. Để đạt đƣợc mục tiêu cần phải tập trung vào nội dung nào, sử dụng PPDH nào để đạt hiệu quả cao nhất.
Nhƣ vậy, mục tiêu bài học đƣợc xác định chủ yếu dựa vào nội dung bài học, đặc điểm tâm lý nhận thức của SV và năng lực sƣ phạm của GV. Mục tiêu và nội dung kiến thức là cơ sở để xác định PPDH phù hợp, theo hƣớng phát huy cao độ óc tƣ duy tìm tòi khám phá của SV để đạt đƣợc những mục tiêu đã đề ra.
Thống nhất giữa mục tiêu - nội dung - PPDH trong việc thiết kế Graph DH, phải trả lời các câu hỏi sau:
- Thiết kế Graph để làm gì?
- Graph đƣợc thiết kế nhƣ thế nào?
48
Trả lời đƣợc những câu hỏi trên, GV sẽ thiết kế đƣợc những Graph đạt yêu cầu của nội dung một bài học không những về logic khoa học mà còn đảm bảo mục đích và cách sử dụng các Graph đó, nhờ đó quá trình DH sẽ đạt kết quả cao.
b. Nguyên tắc thống nhất giữa toàn thể và bộ phận
Nguyên tắc này nhằm đảm bảo cấu trúc hệ thống trong việc thiết kế bài giảng dùng Graph. Để tuân thủ nguyên tắc này cần phải trả lời đƣợc các câu hỏi sau:
- Thiết kế Graph DH cho hệ thống nào?
- Có bao nhiêu yếu tố thuộc hệ thống? Đó là những yếu tố nào? - Các yếu tố trong hệ thống liên hệ với nhau nhƣ thế nào?
- Quy luật nào chi phối mối quan hệ của các yếu tố trong hệ thống ?
Trả lời các câu hỏi này, GV sẽ xác định đƣợc các đỉnh của Graph và các mối liên hệ giữa các đỉnh. Đặc biệt xác định mối quan hệ về mặt cấu trúc và chức năng giữa các đỉnh theo quy luật nhất định của tự nhiên. Ở các cấp độ khác nhau, có thể quan niệm mỗi yếu tố cấu trúc trong hệ thống lớn đó là một hệ thống nhỏ hơn. Cứ xét nhƣ vậy, GV sẽ xác định đƣợc vị trí các đỉnh của Graph theo một hệ thống logic hợp lý.
c. Nguyên tắc thống nhất giữa cụ thể và trừu tượng
Nguyên tắc này nhằm đảo bảo quá trình nhận thức của ngƣời học trải qua 3 giai đoạn: Giai đoạn tri giác cảm tính về hiện thực, giai đoạn tƣ duy trừu tƣợng, giai đoạn tái sinh cụ thể trong tƣ duy.
Graph là một trong những loại mô hình có thể mô hình hóa các đối tƣợng cụ thể và cụ thể hóa các đối tƣợng trừu tƣợng trở thành mô hình cụ thể trong nhận thức. Trong giai đoạn trừu tƣợng hóa, Graph có ý nghĩa là phƣơng tiện để mô hình hóa các mối quan hệ bản chất của đối tƣợng làm cho những vấn đề vốn trừu tƣợng trở nên cụ thể hơn trong tƣ duy.
Trong quá trình nhận thức, ở giai đoạn đầu Graph có tác dụng chuyển từ cái cụ thể thành cái trừu tƣợng và nó trở thành cái trừu tƣợng xuất phát. Còn trong giai đoạn tái sinh cụ thể, graph có tác dụng chuyển từ cái trừu tƣợng thành cụ thể. Nhƣ
49
vậy, dùng Graph thống nhất giữa cái cụ thể và cái trừu tƣợng trong tƣ duy sẽ làm cho hoạt động tƣ duy hiệu quả hơn.
Khi thiết kế Graph DH cần xác định rõ mối quan hệ giữa cụ thể và trừu tƣợng của từng đối tƣợng riêng biệt, từ đó đề ra những giải pháp hữu hiệu.
Nhƣ vậy, thực hiện nguyên tắc thống nhất giữa cụ thể và trừu tƣợng trong việc thiết kế và sử dụng Graph DH, chúng ta cần xác định rõ cái cụ thể và cái trừu tƣợng trong từng đối tƣợng, để định hƣớng nhận thức cho SV. Thống nhất đƣợc hai mặt này sẽ hình thành tƣ duy hệ thống, phát triển năng lực sáng tạo của SV nhằm phát triển tƣ duy cụ thể, phát triển tƣ duy trừu tƣợng, giúp SV hiểu bài nhanh hơn và ghi nhớ lâu bền hơn.
d. Nguyên tắc thống nhất giữa dạy và học
Quán triệt nguyên tắc này có ý nghĩa chỉ đạo việc thiết kế Graph nội dung và Graph hoạt động DH phải thống nhất với nhau. Nội dung cơ bản của nguyên tắc này là đảm bảo sự thống nhất giữa hoạt động dạy của GV và hoạt động học của SV nhằm phát huy cao độ tính tự giác, tích cực, tự lực lĩnh hội tri thức của SV dƣới sự chỉ đạo của GV.
Thống nhất giữa dạy và học trong DH bằng Graph tức là trong khâu thiết kế và sử dụng Graph phải thể hiện rõ vai trò tổ chức, chỉ đạo của GV để phát huy tính tích cực tự lực của SV trong quá trình lĩnh hội tri thức.
Đối với GV, sử dụng Graph để truyền thụ kiến thức cho SV, hoặc tổ chức cho SV tự thiết lập các Graph để rèn luyện cho SV những thói quen của tính tích cực và tự lực.
Đối với SV, sử dụng Graph trong học tập nhƣ một phƣơng tiện tƣ duy, qua đó hình thành những phẩm chất tƣ duy nhƣ: Tính tích cực, độc lập trong suy nghĩ, trong hoạt động, trong nghiên cứu và tính tự lực, tu dƣỡng. Hình thành đƣợc tính tích cực, tự lực, qua đó sẽ hình thành tính sáng tạo trong học tập và trong cuộc sống.
Thực hiện nguyên tắc thống nhất giữa dạy và học, GV không phải là sử dụng Graph nhƣ một sơ đồ minh họa cho lời giảng, mà phải biết tổ chức tìm tòi thiết kế Graph phù hợp với nội dung học tập.
50
Tóm lại, những nguyên tắc cơ bản trên đây định hƣớng cho việc thiết kế Graph DH. Kết quả của việc thiết kế Graph DH là lập đƣợc các Graph nội dung và Graph hoạt động.
2.2.1.2. Quy trình xây dựng Graph bài giảng cho môn học Kỹ thuật điện
Graph DH bao gồm Graph nội dung và Graph hoạt động.
a. Quy trình xây dựng Graph nội dung
Để lập đƣợc Graph nội dung bài học, trƣớc hết GV cần nghiên cứu nội dung chƣơng trình giảng dạy để lựa chọn những bài, những tổ hợp kiến thức nên lập Graph nội dung. Đó là những bài học có nhiều kiến thức, phức tạp, gây khó khăn cho sự lĩnh hội tri thức của ngƣời học. Sự lựa chọn đó là cần thiết vì không phải bài học nào cũng có thể lập đƣợc Graph nội dung. Mỗi loại kiến thức sẽ có loại Graph nội dung tƣơng ứng, Graph nội dung các kiến thức khác nhau mang tính đặc thù. Sau đó thiết kế Graph nội dung bài học gồm bốn bƣớc theo sơ đồ nhƣ hình 2.1.
Hình 2.1: Quy trình lập Graph nội dung
K iể m t ra t ín h hợ p lý c ủa g ra ph Bƣớc 1: Xác định các kiến thức cơ bản, then chốt để tạo đỉnh Graph
Bƣớc 3: Xếp đỉnh và thiết lập các cung cho các đỉnh của Graph
Bƣớc 4: Bố trí các đỉnh và các cung lên một mặt phẳng
Không hợp lý
Hợp lý Bƣớc 2: Mã hóa kiến thức
51
Bước 1: Xác định các kiến thức cơ bản, then chốt để tạo đỉnh Graph.
Phân tích cấu trúc nội dung của bài để xác định các đỉnh của Graph. Lựa chọn những kiến thức then chốt, tối thiểu, cần và đủ của nội dung, mỗi đơn vị kiến thức sẽ giữ vị trí của một đỉnh trong Graph. Do đó, tìm đƣợc kiến thức cơ bản, then chốt của bài học cũng chính là tìm đƣợc đỉnh của Graph nội dung bài học đó. Nội dung bài học có bao nhiêu kiến thức cơ bản, then chốt ta sẽ có bấy nhiêu đỉnh trong Graph. Tiêu chuẩn để xác định hệ thống những đơn vị kiến thức cho mỗi nội dung là logic hệ thống của nội dung. Trong nội dung bài lên lớp có những đơn vị kiến thức liên kết với nhau thành từng mảng lớn hoặc nhỏ, nhƣng cũng có những đơn vị kiến thức độc lập. Mỗi đơn vị kiến thức có thể là tập hợp của nhiều thông tin, do đó việc xác định kiến thức cho các đỉnh Graph phải lựa chọn hết sức súc tích, mang ý nghĩa khái quát cao.
Bước 2: Mã hóa kiến thức
Trong sơ đồ mạng, do khuôn khổ của các khung, các ô không cho phép sử dụng nhiều từ, do đó có nhiều trƣờng hợp ta phải đặt ký hiệu quy ƣớc. Thực chất của vấn đề này là biến nội dung các kiến thức cơ bản, then chốt chứa đựng trong các đỉnh của Graph thành một bản tin rất cô đọng, súc tích, dễ hiểu đối với SV.
Điều cần lƣu ý là các ký hiệu dùng để mã hóa nội dung của các kiến thức cơ bản, then chốt trong bài học phải làm sao giúp cho SV dễ dàng giải mã đƣợc. Các ký hiệu quy ƣớc mã hóa phải thống nhất giữa thầy và trò để thầy và trò có cùng ngôn ngữ trong việc giải mã Graph. Mặt khác, không phải nội dung nào trong tài liệu, giáo trình cũng có thể mã hóa bằng ký hiệu mà ta phải ghi thành lời thì SV mới có thể lĩnh hội đƣợc đầy đủ nội dung kiến thức.
Việc mã hóa nội dung kiến thức làm cho Graph đỡ cồng kềnh mà vẫn đầy đủ kiến thức, Graph rõ ràng, sáng sủa, chính xác mà vẫn dễ hiểu đối với SV.
Bước 3: Xếp đỉnh và thiết lập các cung cho các đỉnh của graph.
Sau khi đã xác định các đỉnh của Graph và mã hóa xong các kiến thức đƣa vào Graph, ta tiến hành xếp đỉnh và thiết lập các cung cho các đỉnh của Graph cho bài học đó. Việc xếp đỉnh và lập cung cho Graph là hai mặt của cùng một hiện tƣợng, hai việc này đƣợc tiến hành song song với nhau.
52
- Các đỉnh của Graph đƣợc xếp theo thứ tự: Đỉnh xuất phát, đỉnh chính, đỉnh phụ, đỉnh nhánh. Cụ thể việc xếp đỉnh của Graph sẽ đƣợc xác định theo cách sau:
Đỉnh xuất phát: Đỉnh này thƣờng là tên một hiện tƣợng hay một khái niệm đƣợc xem xét trong toàn bộ nội dung bài học. Đỉnh xuất phát thƣờng là tên bài học. Vì vậy, đỉnh xuất phát thƣờng dùng làm tên gọi cho chính Graph đó.
Đỉnh chính: Là những đỉnh gắn trực tiếp, bắt nguồn từ đỉnh xuất phát. Đây là các đỉnh thể hiện kiến thức trọng tâm của bài. Một bài học có thể có hai hay nhiều đỉnh chính.
Đỉnh phụ: Là những đỉnh bắt nguồn trực tiếp từ đỉnh chính. Các đỉnh này thƣờng cụ thể hóa, chi tiết hóa các kiến thức đã nêu ở đỉnh chính. Mỗi đỉnh chính có thể có nhiều đỉnh phụ hoặc không có đỉnh phụ nào. Số lƣợng đỉnh phụ phụ thuộc vào nội dung bài học.
Đỉnh nhánh: Là những đỉnh bắt nguồn trực tiếp từ đỉnh phụ. Các đỉnh này cụ thể hóa nội dung kiến thức ở đỉnh phụ. Đỉnh nhánh thƣờng là các đỉnh treo cuối cùng trong Graph đó.
Trong mối quan hệ giữa các đỉnh, đỉnh xuất phát thể hiện nội dung khái quát nhất, đỉnh chính mang nội dung trọng tâm của bài còn đỉnh nhánh thể hiện nội dung chi tiết nhất của bài.
Đỉnh của Graph có thể là một ô tròn, một khung chữ nhật hoặc một hình quy ƣớc nào đó, trong đó có ghi kiến thức cơ bản, then chốt đã đƣợc mã hóa.
- Thiết lập cung tức là thiết lập các mối quan hệ giữa các đỉnh của Graph, đó là mối liên hệ của các đơn vị kiến thức. Việc lập cung đƣợc tiến hành bằng cách dùng các đoạn thẳng, các mũi tên nối các đỉnh để diễn tả mối liên hệ phụ thuộc giữa nội dung các đỉnh với nhau tức là mối quan hệ của các đơn vị kiến thức sao cho phản ánh đƣợc logic phát triển của nội dung kiến thức. Các cung sẽ đƣợc khai triển từ đỉnh xuất phát cho tới đỉnh cuối cùng có trong Graph, từ kiến thức mở đầu đến kiến thức cuối cùng cần trình bày trong một bài. Các mối quan hệ của các đơn vị kiến thức phải đảm bảo tính logic khoa học, đảm bảo những quy luật khách quan và tính hệ thống của nội dung kiến thức.
53
Việc lập cung này cần tiến hành theo nguyên tắc của logic phát triển của nội dung bài học để nhìn vào Graph ta có thể thấy ngay logic hình thành hay phát triển của nội dung kiến thức trong bài học.
- Khi đã xác định đƣợc các đỉnh và mối quan hệ giữa chúng, GV cần rà soát lại. Nếu xét thấy các mối quan hệ của các đỉnh hợp lý, trung thành với nội dung về mặt cấu trúc logic, giúp SV dễ hiểu thì chuyển sang bƣớc 3. Nếu các mối quan hệ không hợp lý thì quay trở lại bƣớc 1 để xem xét lại việc xác định các kiến thức cơ bản, then chốt tạo đỉnh của Graph cho hợp lý hơn.
Bước 4: Bố trí các đỉnh và các cung lên một mặt phẳng.
Sau khi có đƣợc các đỉnh và mối quan hệ giữa chúng hợp lý thì tiến hành xếp các đỉnh lên mặt phẳng theo một logic khoa học và phải bảo đảm những yêu cầu sau:
- Phản ánh đƣợc logic phát triển bên trong tài liệu giáo khoa.
- Bảo đảm tính sƣ phạm: Dễ thực hiện đối với GV, dễ hiểu đối với SV, có tính