8. Cấu trúc luận văn
1.4.2. Thực trạng giảng dạy modulePLC tại các trường và cơ sở đào tạo
Để có số liệu cụ thể về thực trạng giảng dạy module PLC ở các trường và các cơ sở đào tạo nghề tác giả đã xây dựng phiếu xin ý kiến giáo viên (Phụ lục 1) và
nhận được sự hợp tác, đóng góp rất nhiệt tình của các giáo viên tại các trường, cơ sở dạy nghề cũng như tại trường CĐN CN Thanh Hóa.
Số lượng người được hỏi ý kiến là 30, số phiếu thu lại là 30. Sau khi thu lại các phiếu kết quả nhận được như sau:
1. Xin ý kiến nhận xét về nội dung chương trình đào tạo module PLC tại đơn vị như thế nào?
32
- Số giờ học lý thuyết của module PLC NC: 30 tiết; PLC CB: 60 tiết a. Nhiều: 2/30 = 6,7%
b. Vừa đủ: 28/30 = 93,3% c. Ít: 0
- Số giờ học thực hành của module PLCNC: 60 giờ; PLC CB: 90 giờ a. Nhiều: 0
b. Vừa đủ: 20/30 = 66,7% c. Ít: 10/30 = 33,3%
- Nội dung chương trình của module PLC phù hợp với yêu cầu đào tạo công nhân kĩ thuật hiện nay:
a. Tốt: 15/30 = 50%
b. Trung bình: 10/30 = 33,3% c. Chưa, cần cập nhật: 5/30 = 16,7%
- Máy móc, trang thiết bị phục vụ giảng dạy và học tập module PLC của trường đáp ứng được nội dung chương trình hiện hành.
a. Tốt: 2/30 = 6,67%
b. Trung bình: 11/30 = 36,66% c. Kém: 17/30 = 56,67%
2. Vui lòng cho biết hình thức giảng dạy hiện nay của module PLC tại trường?
a. Phấn, bảng: 12/30 = 40% b. Bài giảng điện tử: 09/30 = 30%
c. Kết hợp phấn, bảng và bài giảng điện tử: 09/30 = 30% d. Ý kiến khác
3. Phương pháp giảng dạy hiện nay tại trường
a. Tốt: 3/30 = 10% b. Phù hợp: 15/30 = 50% c. Chưa phù hợp: 12/30 = 40%
4. Bài giảng điện tử mà Thầy, cô sử dụng trên lớp được soạn như thế nào?
a. Toàn chữ: 0/30 = 0%
33
c. Có phim mô phỏng: 10/30 = 33,33%
1.5. Thực trạng sử dụng bài giảng điện tử cho mô đun PLC chuyên ngành Điện công nghiệp tại trường Cao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóa.
Chương trình mô đun PLC (bao gồm PLC cơ bản và PLC nâng cao) của trường Cao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóa được biên soạn và xây dựng theo chương trình khung của Tổng Cục Dạy Nghề năm 2011. Nhìn nhận từ góc độ chất lượng và hiệu quả một cách khách quan thì việc giảng dạy môn PLC tại trường Cao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóa hiện nay vẫn còn nhiều vấn đề cần được quan tâm và chú ý, đặc biệt là đổi mới PPDH và việc sử dụng các trang thiết bị dạy học hiện đại vào dạy học chưa được chú trọng.
PLC là một môn học chuyên môn sâu và khó của nghành Điện công nghiệp (bao gồm cả Trung cấp nghề và Cao đẳng nghề Điện công nghiệp), đặc thù của môn học mới và mang tính hiện đại trong lĩnh vực Tự động hóa. Với thời lượng từ 90 đến 150 giờ/lớp tùy thuộc vào từng hệ đào tạo.
Do thiết bị phục vụ cho môn học bao gồm các mô hình điều khiển với các thiết bị đính kèm giá thành rất cao. Vì vậy, việc gắn lý thuyết với thực tế chưa được nhiều, có nhiều bải giảng đã rơi vào tình trạng “dạy chay” hoặc chỉ mô phỏng các tín hiệu vào, ra một cách thông thường bằng phần mềm PLCSIM. Điều này dẫn đến tình trạng bài giảng chưa kích thích và lôi cuốn được sự hứng thú của HS-SV.
Qua thử nghiệm ứng dụng phần mềm WinCC để xây dựng BGĐT cho một số bài giảng trong mô đun PLC cho 2 lớp cao đẳng Điện công nghiệp thì nhận thấy rằng, SV đã hiểu và phân tích được yêu cầu công nghệ của bài toán. Từ đó mỗi SV đều có ý tưởng viết chương trình điều khiển hệ thống theo cách hiểu và ngôn ngữ lập trình riêng của mình. Một số SV đã lập trình rất tốt, đã đáp ứng được yêu cầu bài toán đưa ra mặc dù chương trình viết chưa ngắn gọn và chưa khoa học. Sau mỗi giờ học tác giả đã dùng phiếu lấy ý kiến sinh viên (phụ lục 2) về ứng dụng phần mềm WinCC để xây dựng BGĐT cho bài giảng trong mô đun PLC kết quả rất tích cực, cụ thể như sau:
34
Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết
90% 09% 01%
- Lớp C7 Đ2 ( 30 SV)
Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết
85% 13% 02%
Kết quả phiếu lấy ý kiến SVlớp C7Đ1 Kết quả phiếu lấy ý kiến SV lớp C7 Đ2
Hình 1.2. Biểu đồ phiếu lấy ý kiến sinh viên
Sau khi trực tiếp lấykết quả từ phiếu lấy ý kiến sinh viên của từng sinh viên ở hai lớp C7 Đ1 và C7 Đ2 (khóa học 2012 - 2016), tác giảđã trình bày với tổ bộ môn Tự động hóa đã nhất trí đề nghị lên Khoa Điệnứng dụng phần mềm WinCC để xây dựng BGĐT cho mô đun PLC trong trường Cao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóa.
1.6. Khả năng ứng dụng phần mềm WinCC để xây dựng BGĐT cho module PLC tại trường Cao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóa.
Với sự phát triển rất nhanh chóng của công nghệ thông tin (CNTT), nó đã thâm nhập vào hầu hết tất cả các lĩnh vực của cuộc sống hàng ngày, các lĩnh vực kinh tế, văn hóa, khoa học, kỹ thuật.... Việc đưa CNTT vào trong bài giảng cũng ngày càng phổ biến và rất hiệu quả. Ứng dụng CNTT cùng với các phần mềm chuyên dụng đã giảm thiểu được tối đa chi phí cho việc mua sắm trang thiết bị và máy móc hiện đại.
Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết 100 50 13 2 85 % 100 50 09 1 90 % Rất cần
35
Trong trường Cao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóa, Tổ môn Tự động hóa thuộc Khoa Điện được trang bị 07xưởng thực tập với việc phân bố các xưởng cho các module thể hiện ở bảng sau:
TT Tên xưởng thực tập Số lượng máy tính có trong xưởng
1 Xưởng khí nén 3 bộ
2 Xưởng thủy lực 3 bộ
3 Xưởng Truyền động điện 0
4 Xưởng cảm biến 0
5 Xưởng lập trình cỡ nhỏ 8 bộ 6 Xưởng PLC cơ bản 8 bộ 7 Xưởng PLC nâng cao 8 bộ
Các máy tính ở các xưởng có cấu hình cao kết hợp cùng với thiết bị tự động hóa tích hợp trên các mô hình học tập (bao gồm các loại PLC) phù hợp với yêu cầu giảng dạy thực tế, phục vụ cho công tác giảng dạy các môn tự động hóa trong chuyên ngành Điện công nghiệp. Tuy nhiên, số lượng mô hình cụ thể cho từng nội dung bài học trong module PLC còn thiếu về số lượng, không thể hiện hết được tính thực tế. Số lượng giáo viên ứng dụng được phần mềm WinCC còn thiếu nên việc ứng dụng phần mềm WinCC để xây dựng BGĐT mô đun PLC gặp khó khăn.
Với tính chất là một trường Cao đẳng nghề - tiền thân là trường Kỹ thuật công nghiệp Thanh Hóa - được thành lập vào năm 1961. Có truyền thống hơn 50 năm dạy nghề.Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu của thực tế và sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, lĩnh vực Tự động hóa mới được đưa vào giảng dạy kể từ khi trường có quyết định lên Cao Đẳng nghề (2006). Do đó, lĩnh vực tự động hóa đang còn khá mới mẻ, mô hình học cụ (mô hình tự động hóa) với giá thành rất cao nên việc giảng dạy mô đun PLC gặp rất nhiều khó khăn. Việc thay thế những thiết bị thực đắt tiền bằng những mô hình ảo với đầy đủ tính năng như mô hình thật đã được đề xuất và có khả năng triển khai cao. Với đội ngũ giáo viên có tuổi đời tương đối trẻ, đây là một trong những điều kiện rất thuận lợi trong việc sử dụng các thiết bị hiện đại phục vụ cho công tác giảng dạy.
Như vậy, khả năng ứng dụng phần mềm WINCC để xây dựng BGĐT cho mô đun PLC tại trường Cao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóa là rất khả quan.
36
KẾT LUẬN CHƯƠNG I
Với mục tiêu là đến năm 2020, dạy nghề đáp ứng được nhu cầu của thị trường lao động cả về số lượng, chất lượng, cơ cấu nghề và trình độ đào tạo; chất lượng đào tạo nghề Điện công nghiệp trường CĐN CN Thanh Hóa đạt trình độ các nước phát triển trong khu vực ASEAN và trên thế giới; hình thành đội ngũ lao động lành nghề, góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh quốc gia; phổ cập nghề cho người lao động, góp phần thực hiện chuyển dịch cơ cấu lao động, nâng cao thu nhập, giảm nghèo vững chắc, đảm bảo an sinh xã hội... thì giáo dục phải có sự đổi mới toàn diện và đồng bộ (mục tiêu, nội dung chương trình, cơ sở vật chất, PPDH, PTDH…) trong những giải pháp đó giải pháp cải tiến PPDH và PTDH đang là vấn đề được ngành giáo dục quan tâm.
Việc sử dụng PPDH truyền thống vẫn có khả năng phát huy được tính tích cực, sáng tạo của SV nếu GV có lòng say mê nghề nghiệp và SV có hứng thú học tập. Với sự phát triển của công nghệ thông tin như hiện nay, khối lượng kiến thức cần phải dạy cho SV ngày càng nhiều và đa dạng. Do đó nhà trường cần phải tích cực tìm kiếm các giải pháp đáp ứng được yêu cầu này của thực tiễn. Trong các giải pháp đó thì giải pháp cải tiến PPDH theo xu hướng dạy học hiện đại trong đó có ứng dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy để nâng cao chất lượng dạy học và giáo dục là một trong những hướng cần quan tâm nghiên cứu.Để đáp ứng được điều đó thì các trường dạy nghề và các cơ sở dạy nghề phải thiết kế được tập bài giảng điện tử cho từng modul.
Ứng dụng công nghệ thông tin vào giảng dạykhông những làm cho người học có tri thức bao quát, tổng hợp về thế giới quan, thấy rõ mối liên hệ thống nhất của nhiều đối tượng nghiên cứu trong những chỉnh thể khác nhau, đồng thời giúp SV có điều kiện tiếp cận với những vấn đề mới đưa vào nhà trường trước sự phát triển của khoa học công nghệ. Mặt khác dạy học có sử dụng bài giảng điện tử là một hướng nghiên cứu nhằm thay thế các thiết bị và mô hình thực mà tại các cơ sở dạy nghề chưa đủ điều kiện về cơ sở vật chất.
Như vậy, qua phân tích lý luận và khảo sát thực tế tại các cơ sở dạy nghề trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa nói chung và trường Cao đẳng nghề công nghiệp Thanh
37
Hóa nói riêng, tác giả nhận thấy việc ứng dụng phần mềm WinCC để thiết kế bài giảng điện tử cho module PLC sẽ tạo được hứng thú cho người học, phát huy tính tích cực, tư duy sáng tạo của người học, dễ hiểu và dễ nhớ kiến thức một cách sâu sắc, từ đó yêu thích môn học hơn. Giáo viên có thể thiết kế các mô hình, thí nghiệm ảo có hình ảnh, màu sắc đẹp, sống động và đồng thời cho kết quả chính xác phù hợp lý thuyết, thay thế hoàn toàn các mô hình thật (tốn kém về thời gian và tiền của để chế tạo).Để làm sáng tỏý tưởng “ Ứng dụng phần mềm WinCC để thiết kế bài giảng điện tử cho module PLC tại trường cao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóa”, tác giả sẽ vận dụng cụ thể được trình bày trong chương 2.
38
CHƯƠNG II
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM WINCC ĐỂ THIẾT KẾ BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CHO MODULE PLC CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN CÔNG
NGHIỆP TẠI TRƯỜNG CĐN CN THANH HÓA 2.1. Phân tích chương trình và nội dung module PLC
2.1.1. Vị trí của module PLC nâng cao
Module PLC được học sau hầu hết các môn học trong chuyên ngành Điện công nghiệp.Trước khi học module này cần hoàn thành các module cơ sở, đặc biệt như các module: Tin học cơ bản, Trang bị điện, Kỹ thuật cảm biến, Truyền động điện, điều khiển điện khí nén, điều khiển lập trình cỡ nhỏvà PLC cơ bản.
2.1.2. Đối tượng nghiên cứu của module PLC nâng cao
Module PLC là module chuyên môn quan trọng trong chuyên ngành Điện công nghiệp, nó trang bị cho sinh viên những kiến thức từ cơ bản đến nâng cao trong lĩnh vựcđiều khiển, tự động hóa xí nghiệp công nghiệp. Tuy nhiên, trong phạm vi dành cho đối tượng SV là cao đẳng nghề, những kiến thức này vẫn còn khá đơn giản so với thực tế.
Đối tượng nghiên cứu chủ yếu của module PLC là những hệ thống điều khiển đơn giản (bao gồm điều khiển số và điều khiển tương tự) mà đầu ra là các cơ cấu chấp hành như: các loại động cơ điện, các đèn tín hiệu, val, xilanh.... Để phục vụ cho những bài toán đơn giản này đòi hỏi phải có những thiết bị và các module mở rộng. Trong 11 bài tập của toàn bộ module là sự nối tiếp kiến thức từ đơn giản đến phức tạp, ứng dụng kiến thức cơ bản nhất của các loại PLC (chủ yếu sử dụng PLC của hãng Siemens).
2.1.3. Mục tiêu của module PLC nâng cao
Sau khi hoàn tất modulenày, người học có khả năng:
+ Soạn thảo được các chương trình ứng dụng đơn giản và trung bìnhtheo yêu cầu thực tế;
+ Sử dụng được các loại PLC của Siemens;
+ Có khả năng tự nghiên cứu để sử dụng các loại PLC của các hãng khác; + Vận hành một hệ thống điều khiển dùng PLC có sẵn;
39 + Lắp đặt mới các hệ thống điều khiển dùng PLC
+ Rèn luyện tính cẩn thận, tỷ mỷ, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
2.1.4. Chương trình và nội dung module PLC nâng cao
2.1.4.1. Nội dung tổng quát và phân bố thời gian
TT Tên các bài trong mô đun
Thời gian (h) Tổng số Lý thuyết Thực hành Kiểm tra* 1 Hướng dẫn cài đặt và sử dụng phần mềm
Simatic manager Step7 – V5.5 4 1 3 0
2 Điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha
quay hai chiều có hãm trước lúc đảo chiều 4 1 2.5 0,5
3 Điều khiển các động cơ khởi động và
dừng theo trình tự 8 2 5,5 0,5 4 Điều khiển hai băng tải có đếm sản phẩm 12 4 7 1 5 Điều khiển đèn giao thông 12 4 7 1 6 Điều khiển máy trộn 8 2 5,5 0,5 7 Đo điện áp DC và điều khiển ON/OFF 8 2 5,75 0,25 8 Điều khiển nhiệt độ. 12 4 7 1 9 Điều khiển động cơ SERVO 8 2 5,75 0,25 10 Điều khiển thang máy 16 4 11 1 11 Màn hình cảm ứng 14 2 11 1 12 Kết nối PLC với màn hình cảm ứng. 14 2 11 1
Cộng: 120 30 82 8
* Giờ kiểm tra được tính vào giờ thực hành. 2.1.4.2. Phương pháp và nội dung đánh giá
Áp dụng hình thức kiểm tra tích hợp giữa lý thuyết với thực hành. Các nội dung trọng tâm cần kiểm tra là:
- Giải thuật phù hợp, phân tích được chương trình;
40
- Sản phẩm đạt các yêu cầu về kỹ thuật, mỹ thuật và an toàn; - Sửa chữa hư hỏng phần điện và phần cơ;
- Đề xuất phương án cải tiến mạch khả thi.
2.1.4.3. Hướng dẫn thực hiện module * Phạm vi áp dụng chương trình * Phạm vi áp dụng chương trình
Chương trình module này được sử dụng để giảng dạy cho trình độ Cao đẳng nghề.
* Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy module
- Trước khi giảng dạy, giáo viên căn cứ vào nội dung của từng bài học để chuẩn bị đầy đủ các điều kiện cần thiết nhằm đảm bảo chất lượng giảng dạy;
- Áp dụng phương pháp đàm thoại để học viên ghi nhớ kỹ hơn;
- Khi giải bài tập, làm các bài thực hành, giáo viên phải hướng dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chổ cho sinh viên;
- Sử dụng các mô hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứng dụng các hệ truyền động dùng PLC, các loại thiết bị điều khiển, các module mở rộng....
* Những trọng tâm cần chú ý
- Cấu trúc chương trình, tập lệnh của các họ PLC; - Phương pháp lập trình, nạp chương trình các họ PLC; - Các chương trình ứng dụng điều khiển điện công nghiệp.
2.1.5. Đặc điểmcủa module và các phương pháp giảng dạy đặc trưng
- Module PLC là module chuyên ngành Tự động hóa của nghề Điện công nghiệp, đây là module bắt buộc. Trước khi học module này cần hoàn thành các mô đun cơ sở, đặc biệt các module: Tin học cơ bản, Trang bị điện, Kỹ thuật cảm biến, truyền động điện, điều khiển điện khí nén, điều khiển lập trình cỡ nhỏvà PLC cơ bản.