Sử dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học mô đun "Kỹ thuật điện tử" tại Trường Trung cấp nghề số 18 - Bộ Quốc phòng

- Mục đích nghiên cứu.
- Khách thể và đối tượng nghiên cứu.
- Phạm vi nghiên cứu.
- Nhiệm vụ nghiên cứu.
- Phương pháp nghiên cứu.
- Tổng quan vấn đề nghiên cứu.
- Lý luận và công nghệ mô phỏng.
- Lý luận mô phỏng.
- Công nghệ mô phỏng.
- 17 1.2.3 Ý nghĩa khoa học và ứng dụng thực tiễn của Công nghệ mô phỏng.
- Lý luận và công nghệ dạy học tương tác.
- 22 1.3.4 Các nguyên lý và nguyên tắc dạy học.
- Công nghệ dạy học tương tác.
- Phương tiện dạy học tương tác.
- Phương pháp dạy học tương tác.
- Hình thức tổ chức dạy học tương tác.
- Quy trình dạy học tương tác.
- Kỹ năng dạy học tương tác.
- Vài lưu ý về công nghệ dạy học hiện đại.
- Thực trạng việc ứng dụng công nghệ mô phỏng vào giảng dạy tại Trường Trung cấp nghề số 18/ BQP.
- Đặc điểm và thực trạng dạy học của mô đun Kỹ thuật điện tử tại trường.
- Đặc điểm của mô đun Kỹ thuật điện tử.
- Thực trạng dạy học của mô đun Kỹ thuật điện tử tại trường trung cấp nghề số 18.
- 42 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG BÀI GIẢNG MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC MÔ ĐUN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ CỦA NGÀNH ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TẠI TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ SỐ 18.
- Nguyên tắc thiết kế bài giảng với ứng dụng công nghệ mô phỏng.
- Tính tất yếu khi sử dụng khoa học công nghệ trong giáo dục chuyên ngành kỹ thuật.
- Quy trình thiết kế bài giảng mô đun Kỹ thuật điện tử.
- Tiêu chí đánh giá sự hỗ trợ của công nghệ mô phỏng vào giảng dạy.
- Ý nghĩa của việc đánh giá sự hỗ trợ của công nghệ mô phỏng trong dạy học.
- Nguyên tắc xây dựng các tiêu chí đánh giá sự hỗ trợ của CNMP trong dạy học.
- Xây dựng bài giảng modul kỹ thuật điện tử sử dụng công nghệ mô phỏng.
- Đánh giá hiệu quả bài giảng sử dụng công nghệ mô phỏng.
- 96 4 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy (Cô) giáo, sự động viên khích lệ của gia đình, đồng nghiệp và bạn bè cùng với sự cố gắng của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Lý luận và phương pháp dạy học, chuyên sâu Sư phạm Kỹ thuật Điện với đề tài: Ứng dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học mô đun “ Kỹ thuật điện tử” tại Trường Trung cấp nghề số 18- Bộ Quốc Phòng.
- Hà Nội, ngày tháng 9 năm 2016 Tác giả Đỗ Thị Xuân 6 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BQP: Bộ quốc phòng CNH- HĐH: Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa CNMP: Công nghệ mô phỏng VR: Môi trường ảo CNTT: Công nghệ thông tin HS: Học sinh KHKT: Khoa học kỹ thuật LAN : Local Area Network PP: Phương pháp QTDH: Quá trình dạy học THCS: Trung học cơ sở THPT: Trung học phổ thông TCN, CĐN: Trung cấp nghề, Cao đẳng nghề NH: Người học ND: Người dạy MT: Môi trường 7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU Hình 1.
- Lược đồ chức năng của hệ thống/quá trình dạy học.
- Quy trình xây dựng bài giảng theo ứng dụng công nghệ mô phỏng.
- Mô phỏng đo điện áp dùng Multisim13.0.1.
- Mô phỏng đo dòng điện dùng Multisim13.0.1.
- Mô phỏng đo điện trở dùng Multisim13.0.1.
- Các kiến thức khoa học mới, các yêu cầu mới của từng ngành, nghề đang trở thành mục tiêu của quá trình dạy học, đồng thời góp phần phát triển các công cụ dạy học mang tính trực quan và đạt hiệu quả sư phạm cao hơn.
- Công nghệ phần mềm với những ưu điểm nổi bật như: Là ngân hàng dữ liệu khổng lồ và đa dạng được kết nối với nhau và với người sử dụng qua những mạng máy tính kể cả Internet … có thể được khai thác để tạo nên những điều kiện cực kì thuận lợi và nhiều khi không thể thiếu để học sinh học tập trong hoạt động và bằng hoạt động tự giác, tích cực và sáng tạo, được thực hiện độc lập hoặc trong giao lưu.
- Đây là một công dụng lớn của công nghệ thông tin và truyền thông trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học.
- Việc ứng dụng công nghệ phần mềm vào công tác giảng dạy sẽ giúp người dạy có khả năng tái tạo và mô phỏng lại các hiện tượng thực tế với độ chính xác và tương tác cao.
- Việc ứng dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học mô đun Kỹ thuật điện tử sẽ tạo trực quan sinh động , học sinh sẽ được “ học bằng làm”, tạo điều kiện tương tác ảo, thử sai các tình huống kỹ thuật mà thực tế khó cho phép thực hiện.
- Ngoài ra còn tạo cho học sinh khả năng khám phá, nghiên cứu sâu hơn các lĩnh vực kỹ thuật mà mình mong muốn.
- Nhằm nâng cao chất lượng đào tạo tại Nhà trường, tác giả đã lựa chọn để tài: Sử dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học mô đun “Kỹ thuật điện tử” tại Trường Trung cấp nghề số 18 – Bộ quốc phòng.
- Mục đích nghiên cứu Xây dựng bài giảng cho mô đun Kỹ thuật điện tử, sử dụng công nghệ mô phỏng nhằm nâng cao chất lượng của quá trình dạy học.
- Khách thể và đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học mô đun Kỹ thuật điện tử tại Trường Trung cấp nghề.
- Đối tượng nghiên cứu.
- Nghiên cứu, triển khai sử dụng công nghệ mô phỏng vào dạy mô đun Kỹ thuật điện tử của ngành Điện tử công nghiệp tại Trường Trung cấp nghề.
- Phạm vi nghiên cứu Lý thuyết và công nghệ mô phỏng trong dạy học kỹ thuật, vận dụng vào việc xây dựng và sử dụng một số bài giảng mô phỏng trên máy tính cho mô đun Kỹ thuật điện tử của ngành Điện tử công nghiệp, tại Trường Trung cấp nghề số 18.
- Giả thuyết khoa học Sử dụng công nghệ mô phỏng vào việc dạy học mô đun Kỹ thuật điện tử một cách hợp lý, đảm bảo các nguyên lý, nguyên tắc của dạy học sẽ góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học.
- Nhiệm vụ nghiên cứu - Hệ thống hóa những vấn đề về lý luận liên quan đến đề tài 10 - Tìm hiểu được quá trình dạy học mô đun Kỹ thuật điện tử tại Trường Trung cấp nghề số 18.
- Xây dựng một số bài giảng mẫu của mô đun Kỹ thuật điện tử có sử dụng công nghệ mô phỏng.
- Đánh giá kết quả nghiên cứu 7.
- Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Phương pháp nghiên cứu kiểm nghiệm 8.
- Cấu trúc luận văn Sau phần mở đầu, luận văn sẽ có cấu trúc gồm 3 chương với các nội dung: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn ứng dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học mô đun.
- Chương 2: Xây dựng bài giảng mô phỏng trong dạy học mô đun Kỹ thuật điện tử của ngành Điện tử công nghiệp tại Trường Trường trung cấp nghề số 18.
- Chương 3: Kiểm nghiệm sư phạm 11 CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC MÔ ĐUN 1.1.
- Tổng quan vấn đề nghiên cứu Như sẽ được định nghĩa (mục 1.2.1) thì nghiên cứu (hay nhận dạng) một đối tượng bằng thí nghiệm quan sát được và điều khiển được trên mô hình của đối tượng đó, được gọi là mô phỏng.
- Thay cho việc phải nghiên cứu đối tượng thực, cụ thể mà nhiều khi là không thể hoặc tốn kém, người ta mô hình hoá đối tượng đó trong phòng thí nghiệm và tiến hành nghiên cứu đối tượng đó dựa trên mô hình này.
- Ta có thể thực hiện việc mô phỏng từ những những phương tiện đơn giản như giấy, bút đến các vật liệu tái tạo nguyên mẫu ( mô hình bằng gỗ, gạch, sắt…) hay hiện đại dùng máy tính để làm môi trường mô phỏng (virtual reality, viết tắt là VR).
- Đó chính là ý tưởng chủ đạo của khái niệm mô phỏng ngày nay.
- Từ thập niên 1980 các nước phát triển bắt đầu phát triển các ứng dụng mô phỏng.
- Tuy nhiên cũng giống như nhiều ngành công nghệ khác CNMP chỉ thực sự được phát triển ứng dụng rộng rãi trong mấy năm gần đây nhờ sự phát triển của tin học và máy tính.
- và đáp ứng mọi nhu cầu: Nghiên cứu- Giáo dục- Thương mại-dịch vụ.
- Trong lĩnh vực giáo dục, các bài giảng có sử dụng công nghệ VR kết hợp phương tiện nghe nhìn hiện đại sẽ tạo cho sinh viên nhiều kỹ năng như khả năng thao tác trên đối tượng, khả năng tự do phát triển tư duy, lựa chọn con đường tối ưu để nhận thức, tạo ra một môi trường giáo dục mang tính tương tác cao chứ không đơn thuần chỉ là “thầy đọc, trò chép” như kiểu truyền thống, học sinh được khuyến 12 khích và tạo điều kiện để chủ động tìm kiếm tri thức, sắp xếp hợp lý quá trình tự học tập, tự rèn luyện của bản thân.
- Công nghệ mô phỏng có tiềm năng ứng dụng vô cùng lớn.
- Gần đây nhất là sự xuất hiện của công nghệ tăng cường thực tại ảo” AR (Augmented Reality) được phát triển từ công nghệ thực tế ảo VR, AR cho phép con người quan sát những vật trong thế giới thật thông qua một thiết bị điện tử.
- Công nghệ AR đã được sử dụng vào dạy học thông qua các bộ sách đặc biệt, ngoài nội dung như sách bình thường ra thì ta còn có thể hiển thị hình ảnh 3D của đối tượng.
- Giải pháp ứng dụng công nghệ VR, công nghệ AR trong dạy học sẽ giúp quá trình dạy học kỹ thuật trở thành quá trình trải nghiệm kỹ thuật thực sự.
- Lý luận và công nghệ mô phỏng 1.2.1.
- Lý luận mô phỏng Công nghệ mô phỏng với khả năng tái tạo và mô phỏng lại các hiện tượng thực tế với độ chính xác và có tính tương tác cao, khi được sử dụng trong dạy học sẽ làm bài giảng trở nên sinh động, thu hút học sinh.
- Để sử dụng CNMP thực sự hiệu quả cần hiểu rõ những khái niệm mô hình, mô phỏng và lý thuyết mô hình hóa.
- Vì đó là nội dung cơ bản của hệ thống tri thức về nhận dạng, nghiên cứu và ứng dụng mô phỏng trong khoa học, công nghệ.
- Mô hình [12], theo nghĩa chung nhất, được hiểu là một thể hiện bằng thực thể hoặc bằng khái niệm – theo một cách tiếp cận xác định – một số thuộc tính và quan hệ tiêu biểu của một đối tượng nào đó (gọi là nguyên hình) nhằm một trong hai, hoặc cả hai, mục đích nhận thức sau.
- Làm đối tượng nghiên cứu (thực nghiệm hay suy diễn) về nguyên hình.
- Về mặt công nghệ mô hình cần thỏa mãn những yêu cầu sau: 13 a.
- Tính hợp thức của một số loại mô hình thông dụng trong khoa học tự nhiên, công nghệ (trong đó có công nghệ dạy học) và những bộ môn khoa học xã hội và nhân văn thuộc vùng tương giao với khoa học tự nhiên và công nghệ (như thống kê xã hội học, thống kê ngôn ngữ học, kinh tế lượng, điều khiển học kinh tế.
- thường được xác định bởi những lí thuyết mô hình hoá tương ứng.
- Trong rất nhiều trường hợp khác, khi đề xuất mô hình, chỉ có thể luận chứng tính hợp thức của nó dựa vào những kinh nghiệm và những luận điểm của logic hình thức hoặc logic biện chứng, chấp nhận được (qua thực tiễn lịch sử), sau đó kiểm chứng tính hợp thức bằng nghiên cứu thực nghiệm (theo luật thống kê) trên mô hình đề xuất.
- Đó chính là con đường xây dựng lí thuyết của rất nhiều bộ môn khoa học, kể cả khoa học tự nhiên và công nghệ.
- Đối tượng nghiên cứu của mỗi bộ môn này là mô hình của một hệ thống thực được xét.
- Khi ấy, thông thường chưa có một lí thuyết mô hình hóa nào có sẵn cho phép khẳng định ngay về tính hợp thức.
- thực tiễn ứng dụng sẽ chứng minh tính đúng đắn của mô hình và lí thuyết khoa học được xây dựng cho mô hình đó.
- Quan sát được và điều khiển được (observability and controllability) Trong trường hợp thông thường, với mô hình thực thể, đó chính là tính trực quan của mô hình (“thấy” được và “nắm bắt” được.
- Tương tác tham biến (parametric interactivity) Mô phỏng trong môi trường nghiên cứu hay dạy học tương tác, còn đòi hỏi điều khiển được ở mức độ có thể tùy biến nhập tố (customize input) theo ý muốn của người quan sát (qua thao tác trực tiếp và liên tục.
- Ví dụ, những mô hình động mô phỏng trên Multisim 13.0.1.
- đều là những mô hình có thể tương tác tùy biến, quan sát được và điều khiển được.
- Đối với người nghiên cứu, không phải đơn giản hơn mà khả thi hơn và hiệu quả hơn mới là yêu cầu, là mục đích của việc thay nguyên hình bằng mô hình tương ứng.
- Mô hình hóa: Biểu diễn một đối tượng nghiên cứu bằng mô hình tương ứng theo một cách tiếp cận nào đó, gọi là mô hình hóa đối tượng theo cách tiếp cận ấy.
- Mô hình hóa là bước khởi đầu tất yếu, có tính quyết định đối với hiệu quả của quá trình mô phỏng đối tượng thực (nguyên hình), đòi hỏi ở người nghiên cứu nhiều kĩ năng trí tuệ chuyên biệt và lao động công phu.
- 15 Trong lĩnh vực khoa học công nghệ trên cơ sở các lý thuyết điển hình (thường gặp) có thể phân ra nhiều loại mô hình, nhưng với khuôn khổ có hạn của luận văn tác giả chỉ xin phép đề cập tới hai loại mô hình đồng dạng và mô hình toán học.
- Mô hình đồng dạng là một thực thể có các thông số vật lý cùng tên với nguyên hình (tức là giống chất với nguyên hình) và được xác định theo Lý thuyết đồng dạng (similitude theory).
- Ví dụ sử dụng phần mềm Multisim13 để mô phỏng dạng sóng đầu ra của một mạch tạo xung vuông( hình 1), khi đó hình ảnh dạng sóng xung vuông ta nhìn được trên màn hình máy tính có tính chất đồng dạng với quá trình thực tế đang diễn ra của mạch điện.
- Hình 1 Mô hình toán học là mô hình khái niệm dưới dạng một cấu trúc toán học hoặc một hệ thức toán học.
- Ví dụ: một trong những mô hình toán học để nghiên cứu cấu trúc tinh thể, tổ chức hoa văn (trang trí), tổng hợp chuyển động (của vật rắn), tập hợp các phép biến hình (hình học).
- Mô hình toán học có ý nghĩa rất lớn trong việc xây dựng các lý thuyết khoa học bằng phương pháp nghiên cứu suy diễn, trong đó tiền đề là những hệ tiên đề (như hệ tiên đề của hình học Euclid.
- Mô hình toán học cũng đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học, công nghệ, bằng phương pháp thực nghiệm, trong đó có 16 phương pháp mô phỏng.
- Ví dụ như Hình 2 là giao diện mô phỏng số, cho mạch RLC nối tiếp hoặc bộ giảm chấn với kích thích điều hòa, qua mô hình toán học chung có dạng Hình 2 (trong đó, dấu chấm biểu thị đạo hàm theo thời gian) bằng phần mềm tương tác tùy biến “Forced Damped Vibration” trong bộ MIT Mathlets của Học viện Công nghệ Massachusetts, có thể tải miễn phí từ website http://mathlets.org/

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt