- NGUYỄN ĐÌNH QUYẾT ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PTOLEMY TRONG GIẢNG DẠY THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Chuyên sâu: Sư phạm kỹ thuật công nghệ thông tin Hà Nội - Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI. - NGUYỄN ĐÌNH QUYẾT ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PTOLEMY TRONG GIẢNG DẠY THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Chuyên sâu : Sư phạm kỹ thuật công nghệ thông tin NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. - Nguyễn Minh Tuấn Hà Nội - Năm 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn này là do bản thân tôi thực hiện, các kết quả của tác giả khác được sử dụng trong luận vănđều được trích dẫn nguồn gốc cụ thể.Các kết quả nghiên cứu của luận văn này không trùng lặp với bất kỳ luận văn nào đã được bảo vệ và không trùng lặp với bất kỳ công trình nào đã được công bố. - Nguyễn Minh Tuấn (Viện CNTT, Viện Hàn lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam)đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn "Ứng dụng phần mềm Ptolemy trong giảng dạy thiết kế hệ thống nhúng" này. - vi DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ. - 1 Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC. - TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ÁP DỤNG MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC. - TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC MÔ PHỎNG. - Mô phỏng. - Phương pháp dạy học mô phỏng. - Mô hình. - Phương pháp mô phỏng trên máy tính. - VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC THỰC HÀNH . - Dạy học thực hành. - Cơ sở khoa học của việc vận dụng PPMP trong dạy học thực hành. - Mục đích vận dụng PPMP số trong dạy học thực hành. - KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương 2: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM THIẾT KẾ BÀI GIẢNG MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC TẠI ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT- HUNG. - KHÁI QUÁT VỀ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT-HUNG . - CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỂ DẠY HỌC THEO PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG . - Cơ sở vật chất và phương tiện dạy học. - Thực tiễn về vận dụng các phương pháp dạy học. - XÂY DỰNG BÀI GIẢNG MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC . - Công cụ, phương tiện cần thiết cho xây dựng bài mô phỏng. - KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương 3: SỬ DỤNGPHẦN MỀM PTOLEMY TRONG DẠY MÔ PHỎNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG. - GIỚI THIỆU HỆ THỐNG NHÚNG VÀ PHẦN MỀM NHÚNG . - Hệ thống nhúng. - Quy trình thiết kế hệ thống nhúng. - KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương 4: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM. - MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG THỰC NGHIỆM . - Mục đích thực nghiệm. - Đối tượng thực nghiệm. - NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH THỰC NGHIỆM . - Nội dung thực nghiệm. - Chuẩn bị thực nghiệm. - Tiến trình thực nghiệm. - Kết quả thực nghiệm. - LẤY Ý KIẾN ĐÁNH GIÁ CỦA GV VÀ SV THAM GIA THỰC NGHIỆM . - Thực trạng về mức độ sử dụng các phương pháp dạy học. - Kết quả kiểm tra bài của nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng. - Ý kiến đánh giá của 2 GV tham gia thực nghiệm sư phạm. - Kết quả khảo sát ý kiến của nhóm SV thực nghiệm. - Kết quả khảo sát ý kiến chuyên gia về hiệu quả của việc vận dụng PPMP trong dạy thiết kế một hệ thống nhúng. - Kết quả khảo sát ý kiến chuyên gia về tính khả thi của việc vận dụng PPMP trong dạy thiết kế một hệ thống nhúng. - Kết quả khảo sát ý kiến chuyên gia về tính cần thiết của việc vận dụng PPMP trong dạy thiết kế hệ thống nhúng. - 76 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ Hình 1.1. - Quá trình mô phỏng. - Quá trình mô phỏng số. - Cấu trúc của phương pháp mô phỏng. - Trang thiết kế của phần mềm Ptolemy. - Thiết kế thành phần CompositeActor. - Thiết kế thành phần FSMActor. - Mạch mô phỏng bộ tự động ổn định nhiệt. - Kết quả thực hiện mô phỏng bộ tự động ổn định nhiệt. - 61 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Từ viết tắt Nghĩa đầy đủ 1 CNMP Công nghệ mô phỏng 2 CNTT Công nghệ thông tin 3 ĐHCNVH Trường Đại học Công nghiệp Việt-Hung 4 GV Giáo viên 5 MH Mô hình 6 MHMP Mô hình mô phỏng 7 MP Mô phỏng 8 PC Máy tính 9 PMMP Phần mềm mô phỏng 10 PPDH Phương pháp dạy học 11 PPMP Phương pháp mô phỏng 12 SV Sinh viên 13 TH Thực hành 14 TN Thực nghiệm 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. - Lý do chọn đề tài Phương pháp dạy học (PPDH) đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công tác giáo dục và đào tạo. - Cùng với việc phát triển của công nghệ thông tin (CNTT) và ứng dụng CNTT trong dạy học, có rất nhiều phần mềm trợ giúp cho việc học tập ra đời và nó đã chứng tỏ là một công cụ đắc lực trong việcứng dụng công nghệ mô phỏng (CNMP) vào dạy học. - Mô phỏng (MP) là một phương pháp hiện đại ngày càng được sử dụng rộng rãi trong dạy học, đặc biệtlà có thểbiến nội dung dạy học phức tạp thành đơn giản, cáikhó hiểu thành dễ hiểu, cái trừu tượng thành cái cụ thể quan sát được…. - mặt khác, người học có thể tương tác với mô hình mô phỏng để tìm hiểu, phát hiện và lĩnh hội kiến thức, nhờ vậy, phát huy được tính tích cực, chủ động của người học và nâng cao được chất lượng dạy học. - Ngoài ra, ứng dụng CNMP trên máy tính vào việc dạy học các học phần kỹ thuật sẽ giảm được đáng kể về kinh phí và thời gian đào tạo, khắc phục được tình trạng thiếu đồ dùng, thiết bị học tập, nhất là những thiết bị đắt tiền khó mua. - Trường Đại học Công Nghiệp Việt-Hung cũng đangkhuyến khích các giảng viên đổi mới PPDH và chế tạo công cụ dạy học phục vụ cho công tác giảng dạy. - Các phòng học hầu như đã được trang bị máy chiếu, máy tính làm phương tiện dạy học, tuy nhiên, việc thực hiện ứng dụng CNMP vào dạy học đang gặp nhiều khó 2 khăn và còn rất hạn chế. - Với những lý do trên, tác giả đã lựa chọn đề tài "Ứng dụng phần mềm Ptolemy trong giảng dạy thiết kế hệ thống nhúng"cho luận văn thạc sĩ cho mình. - Mục đích nghiên cứu Vận dụng công nghệ mô phỏng vào quá trình dạy học, xây dựng một số bài giảngthiết kế hệ thống nhúng bằng phần mềmmô phỏng trên máy tính nhằm nâng cao chất lượng dạy và học tại Trường Đại học Công Nghiệp Việt-Hung. - Khách thể và đối tượng nghiên cứu Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học thiết kế hệ thống nhúngtại Trường Đại học Công Nghiệp Việt Hung. - Đối tượng nghiên cứu:Phương pháp dạy học mô phỏng đối với việc dạy họcthiết kế hệ thống nhúng tại Trường Đại học Công Nghiệp Việt-Hung. - Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý luận của PPMP. - Đánh giá thực trạng dạy họcthiết kế hệ thống nhúng tại Trường Đại học Công Nghiệp Việt-Hung. - Xây dựng một số bàigiảng tại Trường Đại học Công Nghiệp Việt-Hung vận dụng PPMP. - Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đề ra. - Giả thuyết khoa học Hiện nay, ở Trường Đại học Công Nghiệp Việt-Hungđang giảng dạy thiết kếhệ thống nhúng theo phương pháp truyền thống nên chất lượng dạy học chưa đáp ứng được yêu cầu. - Việc vận dụng phương pháp mô phỏng một cách khoa học, hợp lý trong dạy học sẽ kích thích được hứng thú học tập, phát triển khả năng tư duy sáng tạo của người học, góp phần rút ngắn thời gian đào tạo, giảm thiểu kinh phí và nâng cao được chất lượng dạy và học. - Phạm vi nghiên cứu Vận dụng lý thuyết mô phỏng vào việc xây dựng và dạy học thiết kếhệ thống nhúng. - Phương pháp nghiên cứu Trong quá trình tiến hành luận văn, một số phương pháp nghiên cứu sau đây được tác giả sử dụng. - Phương pháp nghiên cứu lý luận: Đọc và tham khảo sách báo, tạp chí, các phương tiện truyền thông…về lý thuyết mô phỏng, các công trình nghiên cứu có liên quan để xác định mục đích, nhiệm vụ của đề tài. - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn. - Phương pháp chuyên gia: trưng cầu ý kiến của các chuyên gia phương pháp, trao đổi trực tiếp với giáo viên và sinh viên trường Trường Đại học Công Nghiệp Việt-Hung để kiểm tra tính đúng đắn giả thuyết đề tài. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm để đối chứng, phân tích kết quả, rút ra kết luận. - Phương pháp bổ trợ bằng toán thống kê: Xử lý theo phương pháp thống kê toán học để đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm. - Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc áp dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học Chương 2: Ứng dụng phần mềm thiết kế bài giảng mô phỏng trongdạy họctại trường Đại học Công Nghiệp Việt - Hung Chương 3: Sử dụng phần mềmPtolemy trong dạy mô phỏng thiết kế hệ thống nhúng Chương 4: Thực nghiệp sư phạm 4 Chương1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC ÁP DỤNG PHƯƠNGPHÁP MÔPHỎNG TRONG DẠY HỌC 1.1. - TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ÁP DỤNG MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC 1.1.1. - Trên thế giới Mô phỏng đã xuất hiện từ rất sớm trong xã hội loài người dưới nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách vận dụng khác nhau. - Đã có rất nhiều nhà khoa học nghiên cứu về CNMP và nhiều ứng dụng CNMP được xây dựng, phát triển và tỏ ra hữu hiệu trong nhiều lĩnh vực. - Ví dụ, từ năm 1931, A.N.Kolmogorov [24]đã sử dụng PPMP để chứng minh mối liên hệ giữa phương pháp thống kê Markov và phương trình vi phân trong tích phân xác định. - Việc nghiên cứu về mô phỏng và ứng dụng CNMP trong các ngành kinh tế xã hội đã được nhiều nước trên thế giới sử dụng. - Phương pháp luận trong hệ thống mô hình hóa và mô phỏng [20]. - Tại Việt Nam Tại Việt Nam, trong những năm qua nghiên cứu và áp dụng các ứng dụng công nghệ thông tin ngày càng phổ biến và có hiệu quả cao. - Đã có nhiều công trình 5 của các tác giả nghiên cứu về MP và ứng dụng của MP. - Tuy nhiên,các nghiên cứu này chưa đề cập một cách sâu sắc tới cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm, thực hành ảo trong dạy học.Mặt khác, các công trình trên đều tập trung đi sâu vào lĩnh vực thí nghiệm, thực hành ảo của bậc trung học phổ thông hoặc các mô phỏng cụ thể hóa của từng môn học khác nhau. - Từ những vấn đề còn tồn tại trên, luận văn này được thực hiện với mục tiêu khái quát hóa về mặt cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng mô phỏng trong dạy học nói chung và trong dạy thiết kế hệ thống nhúngtại trường Đại học công nghiệp Việt- Hungnói riêng. - Trên cơ sở đó, tác giả đã xây dựng thử nghiệm bài mô phỏng điển hình. - TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC MÔ PHỎNG 1.2.1. - Mô phỏng Mô phỏng (Simulation) từ lâu đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: kỹ thuật, kinh tế, xã hội. - Trong khoa học và công nghệ, MP là con đường nghiên cứu thứ ba, song song với nghiên cứu lý thuyết thuần túy và nghiên cứu thực nghiệm trên đối tượng thực. - Có nhiều quan điểm xung quanh khái niệm mô phỏng. - Theo Từ điển tiếng Việt [19], mô phỏng là phỏng theo. - Đặc tính của mô phỏng là bắt chước một cái gì đó. - Christophe Mercier (Pháp) cho rằng mô phỏng là tiến hành thí nghiệm trên mô hình. - Đó là quá trình nghiên cứu được tiến hành trên vật nhân tạo mô phỏng hiện tượng mà người nghiên cứu cần để quan sát và làm thực nghiệm, từ đó rút ra kết luận tương tự vật thực [21. - Một số các nhà khoa học khác thông qua mô hình để nghiên cứu trạng thái bên trong của đối tượng nghiên cứu. - Mô phỏng tạo thuận lợi cho người sử dụng về các mặt:
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt