Thiết kế mô hình giảng dạy và xây dựng bài giảng trực tuyến cho môn học vi điều khiển

Mục tiêu dạy nghề là “Đào tạo nhân lực kỹ thuật trực tiếp trong sản xuất, dịch vụ có năng lực thực hành nghề tương xứng với trình độ đào tạo, có đạo đức lương tâm nghề nghiệp, ý thức kỷ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC -

ĐỖ VĂN MẠNH

THIẾT KẾ MÔ HÌNH GIẢNG DẠY VÀ XÂY DỰNG BÀI GIẢNG TRỰC TUYẾN CHO MÔN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

CHUYÊN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC -

ĐỖ VĂN MẠNH

THIẾT KẾ MÔ HÌNH GIẢNG DẠY VÀ XÂY DỰNG BÀI GIẢNG

TRỰC TUYẾN CHO MÔN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

CHUYÊN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DÃN KHOA HỌC

T.S NGÔ ĐỨC THIỆN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những gì được viết trong luận văn này là do sự tìm hiểu và

nghiên cứu của bản thân Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của các tác giả

khác, nếu có đều được trích dẫn từ nguồn gốc cụ thể

Luận văn này cho đến nay chưa được bảo vệ tại bất kỳ một Hội đồng bảo vệ

luận văn Thạc sỹ nào và chưa được công bố trên bất kỳ một phương tiện thông tin

nào

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan trên đây

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2014

Tác giả luận văn

Đỗ Văn Mạnh

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian nghiên cứu và làm việc nghiêm túc, khẩn trương với sự giúp đỡ

hướng dẫn tận tình của TS Ngô Đức Thiện ( Khoa Điện tử viễn thông– Học viện

bưu chính viễn thông) cùng với sự chỉ bảo của các thầy, cô trong Viện Sư Phạm Kỹ Thuật - Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn “Thiết kế mô hình giảng dạy và xây dựng bài giảng trực tuyến cho môn học vi điều khiển ” đã cơ bản hoàn thành

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Ngô Đức Thiện đã trực tiếp hướng dẫn tôi

hoàn thành luận văn này

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể thầy, cô giáo trong Viện

Sư phạm Kỹ thuật, Viện đào tạo sau đại học - Đại học Bách Khoa Hà Nội, các thầy trong ban Giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa và tập thể giáo viên khoa Điện tử Trường Cao đẳng nghề Việt – Đức Vĩnh Phúc, đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi nghiên cứu, thực hiện, để hoàn thành luận văn đúng tiến độ, cùng tập thể bạn bè đồng nghiệp đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tham gia đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tác giả từ những công việc đầu tiên và trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tuy đã rất nỗ lực phấn đấu, nhưng do thời gian có hạn vì vậy luận văn không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế Tác giả mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp và bạn đọc để luận văn được hoàn thiện hơn

Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2014

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

1.1 Đòi hỏi của thực tiễn đối với việc nâng cao chất lượng đào tạo nghề 1

1.2 Chủ trương của Đảng và Nhà nước về phát triển GD&ĐT và đối với đào tạo nghề 1

1.3 Xuất phát từ thực tế giảng dạy và nghiên cứu 2

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

3.1 Khách thể nghiên cứu 3

3.2 Đối tượng nghiên cứu 3

3.3 Phạm vi nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 4

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Cấu trúc luận văn 5

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 6

1.1 Cơ sở lý luận 6

1.1.1 Khái niệm về mô hình: 6

1.1.2 Các nguyên tắc xây dựng mô hình 6

1.1.3 Dạy học trực tuyến E-Learning 7

1.2 Thực trạng giảng dạy môn học vi điều khiển tại Trường cao đẳng nghề Việt – Đức Vĩnh Phúc 8

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 13

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH GIẢNG DẠY MÔ ĐUN VI ĐIỀU KHIỂN 15

2.1 Ý tưởng thiết kế mô hình giảng dạy 15

2.2.1 Thiết kế mạch vi điều khiển 16

2.2.2 Thiết kế mạch giao tiếp với vi điều khiển 19

2.2.3 Thiết kế mạch bàn phím 19

2.2.4 Thiết kế mạch hiển thị led đơn 21

2.2.5 Thiết kế mạch hiển thị LCD 22

2.2.6 Hoàn thiện mạch giao tiếp với vi điều khiển 22

2.3 Thiết kế mặt nạ trên CAD 24

2.3.1 Thiết kế mặt nạ hệ thống tự động chiếu sáng hành lang 24

2.3.2 Thiết kế mặt nạ hệ thống giám sát vào ra bệnh viện 25

2.3.3 Thiết kế mặt nạ máy tạo khí OZON 26

2.3.4 Thiết kế mặt nạ điều khiển quạt điện 27

2.3.5 Thiết kế mặt nạ bảng điểm tỷ số bóng chuyền 28

2.3.6 Thiết kế mặt nạ chơi cờ tốc độ 29

2.3.7 Thiết kế mặt nạ bảng thay cầu thủ 30

2.3.8 Thiết kế mặt nạ đồng hồ số 31

2.3.9 Thiết kế mặt nạ đồng hồ thể thao 32

2.3.10 Thiết kế mặt nạ chuông báo giờ học 33

2.3.11 Thiết kế mặt nạ máy giặt 34

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 36

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG BÀI GIẢNG TRỰC TUYẾN 40

3.1 Tìm hiểu về Adobe Presenter 40

3.1.1 Sự khác nhau giữa Powerpoint và Adobe Presenter 40

3.1.2 Các bước để sử dụng Adobe Presenter 41

3.1.3 Hướng dẫn sử dụng Adobe Presenter 41

3.1.4 Một số kinh nghiệm khi tạo slide 52

3.2 Ứng dụng phần mềm Adobe Presenter vào thiết kế bài giảng môn học vi điều khiển tại trường CĐN Việt – Đức Vĩnh Phúc 53

3.2.1.Các điều kiện để ứng dụng phần mềm Adobe Presenter vào thiết kế bài giảng trực tuyến mô đun vi điều khiển tại trường CĐN Việt – Đức Vĩnh Phúc 53

3.2.2 Mục tiêu ứng dụng phần mềm Adobe Presenter vào thiết kế bài giảng trực tuyến môn học vi điều khiển tại trường CĐN Việt – Đức Vĩnh Phúc 54

3.2 Ứng dụng phần mềm Adobe Presenter vào thiết kế một bài giảng tích hợp

môn học vi điều khiển tại trường CĐN Việt – Đức Vĩnh Phúc 55

3.2.1 Nội dung bài giảng 55

3.2.2 Thiết kế bài giảng trên Powerpoint 64

3.2.3 Chuyển đổi sang Adobe Presenter 64

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 68

CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 69

4.1 Mục đích, đối tượng thực nghiệm 69

4.1.1 Mục đích thực nghiệm 69

4.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm 69

4.1.3 Đối tượng thực nghiệm 69

4.2 Nội dung và tiến trình thực nghiệm 70

4.2.1 Chuẩn bị thực nghiệm 70

4.2.2 Tiến trình thực nghiệm 70

4.3 Đánh giá, xử lý kết quả thực nghiệm 70

4.3.1 Kết quả định tính 70

4.3.2 Đánh giá định lượng 71

4.4 Phương pháp chuyên gia 73

4.4.1 Đối tượng tham gia phương pháp chuyên gia 73

4.4.2 Cách thức tiến hành 75

4.4.3 Kết quả định tính 75

4.4.4 Kết quả định lượng 76

KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 78

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79

1 Kết luận 79

2 Kiến nghị 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

PHỤ LỤC 82

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Phần mềm hỗ trợ (authoring tools) tạo bài giảng trực tuyến 8 Bảng 4.1: Kết quả kiểm tra đánh giá bài giảng của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng 72 Bảng 4.2: Danh sách những người tham gia vào phương pháp chuyên gia 75

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý mạch vi điều khiển 17

Hình 2.2: Sơ đồ mạch in vi điều khiển 18

Hình 2.3: Mạch in vi điều khiển 18

Hình 2.4: Mạch vi điều khiển 19

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý mạch bàn phím 20

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị led đơn 21

Hình 2.7 : Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị LCD 22

Hình 2.8: Sơ đồ mạch in mạch giao tiếp với vi điều khiển 23

Hình 2.9: Mạch in „mạch giao tiếp với vi điều khiển‟ 23

Hình 2.10: Mạch giao tiếp 24

Hình 2.11: Mặt nạ hệ thống tự động chiếu sang hành lang 25

Hình 2.12: Mặt nạ hệ thống giám sát vào ra bệnh viện 26

Hình 2.13: Mặt nạ máy tạo khí OZON 27

Hình 2.14: Mặt nạ điều khiển quạt điện 28

Hình 2.15: Mặt nạ bảng điểm tỷ số bóng chuyền 29

Hình 2.16: Mặt nạ chơi cờ tốc độ 30

Hình 2.17: Mặt nạ bảng thay cầu thủ 31

Hình 2.18: Mặt nạ đồng hồ số 32

Hình 2.19: Mặt nạ đồng hồ thể thao 33

Hình 2.20: Mặt nạ chông báo giờ học 34

Hình 2.21: Mặt nạ máy giặt 35

Hình 2.22 Sinh viên nhận mặt nạ thực hành 36

Hình 2.23 Sinh viên lắp mặt nạ vào mô hình giảng dạy vi điều khiển 37

Hình 2.24 Sinh viên kết nối mạch vi điều khiển 37

Hình 2.25 : Sinh viên lập trình phần mềm trên máy tính 38

Hình 2.26: Sinh viên nạp chương trình cho vi điều khiển 38

Hình 2.27: Sinh viên vận hành chạy thử dưới sự giám sát của giáo viên 39

Hình 3.1 Vị trí của Adobe Presenter trên Powerpoint 42

Hình 3.3 Xuất bản file 43

Hình 3.4 Xử lý hoàn thành 43

Hình 3.5 Hiển thị bài giảng trực tuyến 44

Hình 3.6 Xuất bài giảng lên mạng 45

Hình 3.7 Thiết lập hồ sơ giáo viên 46

Hình 3.8 Chọn tên người báo cáo cho tất cả slide 46

Hình 3.9 Các tính năng chèn video 47

Hình 3.10 Các tính năng chèn âm thanh 47

Hình 3.11 Tính năng tạo câu hỏi trắc nhiệm 48

Hình 3.12 Các dạng câu hỏi trắc nhiệm 49

Hình 3.13 Xử lý các câu hỏi 50

Hình 3.14 Tính năng Theme Editor trên Adobe Presenter 51

Hình 3.15 Chỉnh sửa giao diện trên Adobe Presenter 51

Hình 3.16 Mục hướng dẫn chi tiết 52

Hình 3.17 Thanh ghi TMOD 55

Hình 3.18 Bài tập ứng dụng 57

Hình 3.19 Bài giảng được thiết kế trên Powerpoint 64

Hình 3.20 Đặt tựa đề và thuộc tính 65

Hình 3.21 Thiết lập Playback 65

Hình 3.22 Thiết lập Presenter 66

Hình 3.23 Chèn các câu hỏi trắc nhiệm 66

Hình 3.24 Xuất file dạng nén 67

Hình 4.1: Biểu đồ so sánh kết quả kiểm tra bài giảng 73

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

1.1 Đòi hỏi của thực tiễn đối với việc nâng cao chất lượng đào tạo nghề

Qua hơn 25 năm đổi mới và từng bước tiến hành công nghiệp hoá, hiện đại hoá Đất nước ta đã thoát khỏi khủng hoảng kinh tế và đã có những chuyển biến tích cực về kinh tế, chính trị, xã hội, cùng với sự phát triển của đất nước

Việt Nam đang hướng tới mục tiêu trở thành nước công nghiệp hóa vào năm

2020 Đào tạo nghề đóng vai trò trung tâm trong mục tiêu này, nhu cầu về lao động lành nghề tăng đều đặn do nền kinh tế của đất nước đang tiếp tục tăng trưởng Yêu cầu tăng khả năng cạnh tranh trong khu vực và trên toàn cầu Hiện tại,Việt Nam còn thiếu công nhân lành nghề và kỹ thuật viên được đào tạo thực tế, mặc dù có khoảng 1,4 triệu người gia nhập thị trường lao động mỗi năm Chỉ khoảng 27% lao động hiện đang được đào tạo phù hợp với công việc họ đảm nhiệm, trong khi chỉ 15% đã hoàn thành đào tạo nghề chính thức Do đó, chính phủ Việt Nam đã coi hoạt động đào tạo nghề và thúc đẩy việc làm là trọng tâm trong các mục tiêu phát triển Theo kế hoạch, đến năm 2020, số lượng công nhân lành nghề được đào tạo sẽ chiếm 55% lực lượng lao động, so với con

số hiện tại là 30%, và 30% hiện tại này sẽ hoàn thành thành công chương trình đào tạo nghề trung hoặc cao cấp Đồng thời, với mong muốn điều chỉnh hoạt động đào tạo nghề cho phù hợp với nhu cầu của cộng đồng doanh nghiệp Vì vậy chính phủ đang thúc đẩy việc mở rộng đào tạo nghề và đổi mới, cải tiến chất lượng đào tạo

Để nâng cao chất lượng nguồn nhân lực đáp ứng sự phát triển của nền kinh tế trí thức và xu thế toàn cầu hoá mạnh mẽ Ngoài yếu tố về đội ngũ giáo viên, phương pháp sư phạm, bên cạnh đó yếu tố trang thiết bị dạy nghề phục vụ cho việc dạy cũng đóng vai trò

vô cùng quan trọng

1.2 Chủ trương của Đảng và Nhà nước về phát triển GD&ĐT và đối với đào tạo nghề

Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI đã đặt ra nhiệm vụ về giáo dục đến năm 2015 là: Phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao; Thực hiện đồng bộ các giải pháp phát triển và nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo Đổi mới chương trình, nội dung, phương pháp dạy và học, phương pháp thi, kiểm tra theo hướng hiện đại; nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, đặc biệt coi trọng giáo dục lý tưởng, giáo dục truyền

thống lịch sử cách mạng, đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kỹ năng thực hành, tác phong công nghiệp, ý thức trách nhiệm xã hội về giáo dục và đào tạo Tiếp tục phát triển và nâng cấp cơ sở vật chất - kỹ thuật cho các cơ sở giáo dục, đào tạo Đầu tư hợp

lý, có hiệu quả xây dựng một số cơ sở giáo dục, đào tạo đạt trình độ quốc tế [7]

Mục tiêu dạy nghề là “Đào tạo nhân lực kỹ thuật trực tiếp trong sản xuất, dịch

vụ có năng lực thực hành nghề tương xứng với trình độ đào tạo, có đạo đức lương tâm nghề nghiệp, ý thức kỷ luật, tác phong công nghiệp, có sức khoẻ nằm tạo điều kiện cho người học nghề sau khi tốt nghiệp có khả năng tìm việc làm, tự tạo việc làm hoặc học lên trình độ cao hơn, đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước” [8, tr1]

Ngày 21 tháng 12 năm 2011, Bộ trưởng Bộ Lao động Thương binh và Xã hội đã ban hành thông tư số: 38 /2011/TT - BLĐTBXH về việc Ban hành chương trình khung trình độ trung cấp nghề, chương trình khung trình độ cao đẳng nghề cho nghề “Điện tử công nghiệp” Theo chương trình khung đã ban hành, chương trình đào tạo cao đẳng nghề “Điện tử công nghiệp” bao gồm 28 môn học, mô đun Trong đó các môn học chung là 6 môn; Các môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở là 10 và các môn học, mô đun chuyên môn nghề 12 [6]

1.3 Xuất phát từ thực tế giảng dạy và nghiên cứu

Hiện nay, việc triển khai đào tạo theo chương trình khung mới tại các cơ sở đào tạo nghề gặp khó khăn khi thực hiện giảng dạy các môn học/mô đun trong khung chương trình Bộ Lao động Thương binh vã Xã hội ban hành Nguyên nhân chính có thể

kể đến là thiếu cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy học, hoặc thiết bị dạy học chưa được hiệu quả dẫn đến việc tiếp thu kiến thức kém, đồng thời không rèn luyện được kỹ năng cho người học Bên cạnh đó, Tổng cục dạy nghề đã tổ chức rất nhiều cuộc thi, hội thảo

về thiết bị dạy nghề trong cả Nước Nhằm tìm ra các thiết bị dạy học hiệu quả, các giải pháp hay từ đó nhân rộng cho các trường nghề phục vụ cho việc giảng dạy

Ngoài ra, việc đầu tư trang thiết bị cho giảng dạy thực hành và tích hợp là rất tốn kém Vì vậy trong các Trường nghề hàng năm đều vận động các giáo viên tham gia nghiên cứu, các đề tài, giải pháp kỹ thuật, cải tiến sáng tạo phục vụ cho việc giảng dạy Đảm bảo tiếp thu tốt nhất cho người học về kiến thức và kỹ năng

Là một giảng viên đang giảng dạy tại khoa Điện tử Trường CĐN Việt - Đức Vĩnh Phúc, thuộc tỉnh mà có nền công nghiệp đang phát triển mạnh mẽ được giao giảng dạy bộ môn Kỹ thuật vi điều khiển (MĐ 25- Khung chương trình cao đẳng nghề Điện

tử công nghiệp) Đây là một mô đun thuộc năm cuối của đối tượng cao đẳng nghề Mô đun này đòi hỏi tư duy cao chính vì vậy môn học vi điều khiển là một môn học khó, đặc biệt với đối tượng là học sinh học nghề Tôi nhận thấy trên các thiết bị dạy nghề môn vi điều khiển đã có trên thị trường đều có vi điều khiển giao tiếp các thiết bị vào ra Tuy nhiên vận dụng gắn kết các thiết bị ngoại vi vào các ứng dụng cụ thể như thế nào Làm sao để tiết kiệm chi phí, nhỏ gọn (một kít mạch cho nhiều ứng dụng), lại đáp ứng được yêu cầu giảng dạy đồng thời kích thích niềm đam mê cho người học tạo tính tích cực trong phương pháp giảng dạy thì các thiết bị đó chưa đáp ứng được

Xuất phát từ những lý do trên tôi chọn đề tài: “Thiết kế mô hình giảng dạy và

xây dựng bài giảng trực tuyến cho môn học vi điều khiển” làm đề tài luận văn thạc

sĩ cho mình

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng một mô hình trực quan kết hợp với phần bài giảng trực tuyến để phục

vụ tốt cho việc giảng dạy môn học vi điều khiển tại Trường cao đẳng nghề Việt – Đức Vĩnh Phúc

3 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Khách thể nghiên cứu

Quá trình dạy và học tích hợp mô đun kỹ thuật vi điều khiển cho sinh viên nghề

Điện tử công nghiệp trường CĐN Việt – Đức Vĩnh Phúc

3.2 Đối tượng nghiên cứu

Xây dựng mô hình giảng dạy và bài giảng trực tuyến cho mô đun kỹ thuật vi

điều khiển của nghề Điện tử công nghiệp tại trường CĐN Việt – Đức Vĩnh Phúc

3.3 Phạm vi nghiên cứu

Thiết kế mô hình giảng dạy cho mô đun kỹ thuật vi điều khiển cho tất cả các dòng chip khác nhau, 8051, PIC, AVR vv… thuộc chuyên ngành Điện tử công nghiệp trong chương trình đào tạo cho sinh viên cao đẳng nghề; Tìm hiểu và xây dựng mẫu bài giảng trực tuyến E-Learing

4 Giả thuyết khoa học

Hiện nay, ở trường CĐN Việt Đức Vĩnh – Phúc đang dạy mô đun Kỹ thuật vi điều khiển của nghề Điện tử công nghiệp theo phương pháp tích hợp tuy nhiên mô hình giảng dạy đáp ứng được cả dạy lý thuyết và thực hành chưa hiệu quả Phương pháp dạy học chưa nâng cao được tính tích cực, chủ động của sinh viên Do vậy kết quả đạt được

lượng giảng dạy

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận cho việc xây dựng mô hình thực hành và bài giảng

trực tuyến E-Learning

- Đánh giá thực tiễn thực trạng dạy học mô đun kỹ thuật vi điều khiển của nghề

Điện tử công nghiệp tại Trường CĐN Việt – Đức Vĩnh Phúc

- Chế tạo mô hình dựa trên cơ sở lí luận và thực tiễn tiếp thu được

- Tìm hiểu và soạn thảo mẫu bài giảng trực tuyến E-Learning cho môn học vi điều khiển

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đề ra

6 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nhiệm vụ trên đề tài luận văn sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp nghiên cứu lý luận: gồm các phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu hiện có để nghiên cứu vấn đề liên quan

- Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Khảo sát, điều tra thực tiễn, chế tạo mô hình dạy học mô đun kỹ thuật vi điều khiển cho sinh viên cao đẳng nghề

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm để đối chứng, phân tích kết quả, rút ra kết luận

- Phương pháp thống kê: Xử lý kết quả thực nghiệm

- Phương pháp chuyên gia: Đánh giá kết quả nghiên cứu của đề tài

7 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung của luận văn gồm 4 chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2: Thiết kế mô hình giảng dạy môn học vi điều khiển

Chương 3: Xây dựng bài giảng trực tuyến

Chương 4: Ứng dụng & thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Cơ sở lý luận

1.1.1 Khái niệm về mô hình:

Khái niệm mô hình được hiểu là “vật cùng hình dạng nhưng làm thu nhỏ lại nhiều, mô phỏng cấu tạo và hoạt động của một vật thể khác để trình bầy, nghiên cứu hoặc là hình thức diễn đạt hết sức ngắn gọn theo một ngôn ngữ nào đó các đặc trưng chủ yếu của một đối tượng, để nghiên cứu đối tượng ấy” một mô hình có tính đồng nhất hoặc tương đồng với cấu trúc của đối tượng được mô tả

Mô hình thực hành cho giáo dục là sự cụ thể hoá hình mẫu lý tưởng của mục tiêu

mô đun đào tạo Việc thiết lập mô hình phải đảm bảo tính khoa học, tính khả thi, tính bền vững Mô hình thực hành được thiết lập phải đảm bảo các nguyên tắc cơ bản: tính toàn vẹn, tính thực tiễn Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn về nghề nghiệp

Xây dựng mô hình thực hành vi điều khiển trong Trường cao đẳng nghề Việt – Đức Vĩnh Phúc có ý nghĩa giúp giáo viên có mô hình dạy học trực quan, đồng thời tạo điều kiện cho sinh viên học tập tích cực tạo niềm đam mê cho người học

1.1.2 Các nguyên tắc xây dựng mô hình

Mô hình dạy nghề xuất phát từ thực tiễn có những căn cứ khoa học nhưng vẫn phải đảm bảo tính khả thi (hiện thực) Mọi lí luận dù có hấp dẫn đến đâu nhưng sẽ bị đánh đổ nếu mô hình ấy không thể triển khai trong hiện thực, hoặc dù phù hợp với tất

cả các luận cứ khoa học nhưng khả năng sinh viên khó đáp ứng với mô hình, cũng dẫn đến thất bại Có thể tính hiệu quả kinh tế được đưa lên hàng đầu nhưng để đảm bảo mức độ khả thi của mô hình thì cần sắp xếp ưu tiên các yếu tố: kinh tế, hiệu quả

Nguyên tắc này đòi hỏi khi thiết lập mô hình, cần phải xác định mục tiêu không xa vời Tiết kiệm được chi phí cho Nhà trường vẫn đảm bảo được nội dung trong môn học vi điều khiển

Mô hình phải đảm bảo nhỏ gọn để có thể dễ dàng di chuyển, đồng thời đặt vừa trên bàn sinh viên, đảm bảo hai sinh viên trên một mô hình

Mô hình thực hành vi điều khiển cần mềm dẻo để có thể sử dụng cho nhiều dòng chíp khác nhau như: 8051, PIC, AVR…đồng thời giáo viên có thể tự thiết kế thêm các bài giảng (Phần mặt nạ cho mô hình)

Xuất phát từ thực tiễn sản xuất, các mạch điều khiển trong thực tế như điều khiển quạt điện, điều khiển máy giặt, đồng hồ số….được đưa vào mô hình giúp nâng cao tính thực tiễn của mô hình, tạo trực quan sinh động, giúp sinh viên dễ tưởng tượng,

định hướng được nghề trong tương lai (Cụ thể việc thiết kế mô hình thực hành môn

học vi điều khiển sẽ được trình bày chi tiết trong chương 2 của luận văn này)

1.1.3 Dạy học trực tuyến E-Learning

E-learning là một thuật ngữ thu hút được sự quan tâm, chú ý của rất nhiều người hiện nay Tuy nhiên, có nhiều cách định nghĩa khác nhau về thuật ngữ này

E-learning bao gồm tất cả các hình thức điện tử hỗ trợ cho việc giảng dạy Hệ thống công nghệ thông tin, dù có nối mạng hay không, phục vụ như một phương tiện truyền thông cụ thể thực hiện quá trình học tập

E-learning (viết tắt của Electronic Learning) là thuật ngữ mới, tạm dịch là dạy và học trực tuyến Hiện nay, theo các quan điểm và dưới các hình thức khác nhau, có rất nhiều cách hiểu về E-learning Hiểu theo nghĩa rộng, E-learning là một thuật ngữ dùng

để mô tả việc học tập, đào tạo dựa trên công nghệ thông tin và truyền thông Hiểu theo nghĩa hẹp, E-learning là sự phân phát các nội dung học tập sử dụng các phương tiện điện tử và mạng viễn thông Trong đó nội dung học tập chủ yếu được số hóa; người dạy và người học có thể giao tiếp với nhau qua mạng dưới các hình thức như: e-mail, thảo luận trực tuyến (chat), diễn đàn (forum), hội thảo trực tuyến (online conference)…

E-Learning bổ sung rất tốt cho phương pháp học truyền thống do E-Learning có tính tương tác cao dựa trên multimedia, tạo điều kiện cho người học trao đổi thông tin

dễ dàng hơn, cũng như đưa ra nội dung học tập phù hợp với khả năng và sở thích của từng người [12]

Bài giảng E-Learning là sản phẩm được tạo ra từ các công cụ tạo bài giảng (authoring tools), có khả năng tích hợp đa phương tiện (multimedia) bao gồm: Phim (video), hình ảnh, đồ họa, hoạt hình, âm thanh, ., và tuân thủ một trong các chuẩn AICC

Bài giảng E-Learning khác hoàn toàn với các khái niệm: giáo án điện tử, bài trình chiếu hoặc bài giảng điện tử (powerpoint) thường gọi

Bài giảng bằng PowerPoint thì ta phải trực tiếp sử dụng nó, còn bài giảng Learning thì là một bài giảng hoàn toàn phụ thuộc vào tác động của người học Bài giảng E-Learning có thể dùng để học ngoại tuyến (off-line) hoặc trực tuyến (online) và

E-có khả năng tương tác với người học, giúp người học E-có thể tự học

E-Learning là bài giảng của giáo viên được soạn thảo trên nền web Nếu thành thạo trong việc soạn thảo, lập trình trên trang web có thể dễ dàng thiết kế một bài giảng trên mạng

Để giúp cho người thầy tạo 1 bài giảng e-Learning được dễ dàng hơn mà không cần có kiến thức chuyên sâu về lập trình mạng, một số đơn vị làm phần mềm đã tạo ra các chương trình để tạo 1 bài giảng E-Learning

Cụ thể một số phần mềm được Cục CNTT giới thiệu như sau:

Bảng 1.1 Phần mềm hỗ trợ (authoring tools) tạo bài giảng trực tuyến

Do kiến thức hạn chế về lập trình web, nên trong luận văn này tôi chọn phần

mềm hỗ trợ soạn thảo bài giảng E-Learning là Adobe Presenter (Sẽ được đề cập trong

chương 3 của luận văn này)

1.2 Thực trạng giảng dạy môn học vi điều khiển tại Trường cao đẳng nghề Việt – Đức Vĩnh Phúc

Trường CĐN Việt - Đức Vĩnh Phúc trực thuộc Ủy ban nhân dân tỉnh Vĩnh Phúc, tiền thân là một trung tâm Đào tạo kỹ thuật nghiệp vụ ngành Xây dựng Ngày 04/05/2000, UBND tỉnh ban hành Quyết định số 760/QĐ-UB thành lập trường Đào tạo nghề Vĩnh Phúc trên cơ sở nâng cấp Trung tâm kỹ thuật nghiệp vụ ngành Xây dựng và chuyển giao quản lý Nhà nước từ ngành Xây dựng sang ngành Lao động - Thương binh

và Xã hội Ngày 03/07/2007, Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội ban hành Quyết

định số 922/QĐ-BLĐTBXH thành lập trường CĐN Việt - Đức Vĩnh Phúc trên cơ sở nâng cấp trường Trung cấp nghề Việt - Đức Vĩnh Phúc

Từ một cơ sở khi mới thành lập (năm 2000) chỉ 16 cán bộ, giáo viên với 2 phòng nghiệp vụ, đến nay, số cán bộ, giáo viên, nhân viên của trường có 198 người (trình độ thạc sĩ: 57 người; đại học: 108 người; cao đẳng và thợ bậc cao: 33 người);

Trường CĐN Việt - Đức Vĩnh Phúc được phép đào tạo 3 cấp trình độ: Sơ cấp nghề; Trung cấp nghề và Cao đẳng nghề

Tháng 8/2007 Nhà trường đào tạo khóa Cao đẳng nghề đầu tiên Theo chương trình đào tạo của Tổng cục dạy nghề biên soạn và ban hành Chương trình đào tạo được chia làm hai giai đoạn Hai năm đầu sinh viên học tập theo chương trình Trung cấp nghề, sang năm học thứ 3 sinh viên tiếp cận chương trình đào tạo Cao đẳng nghề

Môn học vi điều khiển thuộc mô đun 25 trong chương trình khung trình độ cao đẳng nghề “Điện tử công nghiệp” Tổng thời lượng là 165h bao gồm 60h lý thuyết và

105h thực hành Có nội dung chi tiết như trong phụ lục 1

Đây là môn học nằm trong khối kiến thức chuyên ngành của chương trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp và được giảng dạy ở năm thứ 3 của khóa học

Trước khi học môn học này, sinh viên phải được học môn điện tử cơ bản, mạch điện tử

và kỹ thuật vi xử lý Môn học vi điều khiển sẽ cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về kiến trúc vi điều khiển PIC, cách thức lập trình và phương pháp thiết kế các mạch ứng dụng sử dụng họ vi điều khiển này Lập trình được các ứng dụng trong thực

tế cho chíp điện tử như: mạch quảng cáo, đồng hồ số, bảng thi đấu điện tử vv…

Có thể nhận thấy:

- Về chủ thể học: Nhìn chung tâm lý của sinh viên vào các trường dạy nghề không

được thoải mái, đa số do thi trượt Đại học, Cao đẳng hoặc là đã tốt nghiệp THPT trước khi đi học nghề rất lâu nên kiến thức cơ bản bị hổng rất nhiều, do không còn con đường lựa chọn nào khác nên đại bộ phận sinh viên đều học tập trong trạng thái bắt buộc, Trình độ tư duy của các em còn hạn chế nên việc phải học một mô đun khó như vi điều khiển càng gây khó khăn cho công tác giảng dạy

- Về trang thiết bị học tập: Hiện tại trang thiết bị dạy học cho môn học vi điều

khiển được Nhà trường đầu tư hầu hết các thiết bị đó đều không đáp ứng được, chỉ phù

hợp với dạy sinh viên Đại học Hơn nữa các thiết bị mô hình đó đi theo hướng bố trí các linh kiện điện tử theo nhiều mô đun nhỏ, điều này sẽ làm tốn kém đồng thời làm người học khó tưởng tượng, khó tiếp thu, không phát huy được tính sáng tạo cho người học

- Về đội ngũ giáo viên: Do được đào tạo từ nhiều nguồn khác nhau (các trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Thái Nguyên ) nên trình độ chuyên môn của đội ngũ giáo viên trực tiếp giảng dạy cũng rất khác nhau Do đó việc truyền thụ kiến thức cho sinh viên cũng có những hạn chế

nhất định Yêu cầu đối với một giáo viên dạy tích hợp nghề là ngoài việc rèn luyện tay

nghề cho sinh viên thông qua làm mẫu, huấn luyện người giáo viên dạy tích hợp còn phải luôn luôn tìm tòi, nghiên cứu, tự học nhằm nâng cao trình độ hiểu biết kĩ thuật, năng lực hướng dẫn thực hành để đáp ứng kịp với sự phát triển của khoa học công nghệ và sự đổi mới của xã hội Đổi mới phương pháp dạy học sao cho đạt hiệu quả cao nhất Đặc biệt khi học sinh ra trường, vấn đề tìm việc làm đúng nghề được đào tạo là rất khó khăn, điều này cũng làm ảnh hưởng lớn đến tư tưởng khi lựa chọn nghề học

Như vậy hiện nay môn học vi điều khiển được triển khai trong Nhà trường gặp rất nhiều khó khăn Xuất phát từ những khó khăn trên, được sự nhất trí của ban giám hiệu Nhà trường tạo điều kiện về kinh phí, thời gian vv….qua đó giúp tôi thực hiện luận văn bảo vệ thạc sỹ thiết kế xây dựng một mô hình thực hành trực quan đồng thời tìm ra các phương pháp giảng mới trong đó có việc xây dựng bài giảng trực tuyến E-Learning

1.3 Hình thành và nâng cao năng lực kỹ thuật cho sinh viên thông qua sử dụng

mô hình giảng dạy và bài giảng trực tuyến cho môn học vi điều khiển

Hình thành và nâng cao năng lực kỹ thuật cho sinh viên là một mục tiêu và yêu cầu của quá trình dạy học kỹ thuật Kết quả học tập của sinh viên không chỉ được đánh giá đơn thuần về nắm chắc kiến thức kỹ thuật mà còn được đánh giá kỹ năng kỹ thuật, khả năng vận dụng vào đời sống và sản xuất Ngày nay yêu cầu về năng lực kỹ thuật còn được đòi hỏi cao hơn, liên quan đến việc sử dụng, thiết kế tạo ra các sản phẩm mới

phù hợp với yêu cầu của thị trường

Dựa theo các bài tập ứng dụng trong môn học vi điều khiển, đồng thời theo nguyên tắc xây dựng mô hình đảm bảo được tính kinh tế và khả thi, tác giả đã đưa ra ý

tưởng thiết kế mô hình giảng dạy và thực hành môn học vi điều khiển chỉ một board mạch cho nhiều ứng dụng Để làm được điều này tác giả đã thiết kế tất cả các thiết bị vào ra như công tắc, nút ấn, đèn, LCD vv trên một board mạch Đồng thời thiết kế các mặt nạ lớp để thay đổi ứng dụng điều khiển Các mặt nạ phù hợp với từng yêu cầu của môn học Sau khi thiết kế xong các mặt nạ, dựa vào tính toán thiết kế, tác giả đã thiết kế thành công các mạch điện tử ứng dụng lập trình đầy đủ các bài tập thực hành trong chương trình, đồng thời trong mạch còn có các port mở rộng dung để lập trình các bài tập nâng cao hơn Quá trình thiết kế mặt nạ được thiết kế trên CAD và mạch điện tử được thiết kế bằng phần mềm vẽ mạch điện tử ALTIUM

Mô hình này có những đặc điểm sau:

Cung cấp các ứng dụng gần gũi nhất với người học trong thực tế như mô hình máy giặt, quạt điện, đồng hồ thể thao vv… qua đó người học thấy được sự cần thiết của

mô đun này Làm tăng niềm tin vào nghề, kích thích sự say mê nghề nghiệp Từ đó năng lực kỹ thuật cũng sẽ ngày càng được nâng cao

Phát triển được tư duy của người học thông qua các ứng dụng cụ thể để từ đó người học có thể chế tạo ra các ứng dụng cụ thể giúp ích cho xã hội Đưa ra các tình huống thực tế, đòi hỏi phải thiết kế lập trình cho tình huống đó, Tạo sự say mê và hứng thú kỹ thuật qua giải quyết những vấn đề kỹ thuật Việc giải quyết các tình huống có vấn đề luôn tạo ra được động lực mạnh mẽ cho việc phát triển tư duy kỹ thuật và năng lực kỹ thuật

Tưởng tượng kỹ thuật: Thông qua việc mô phỏng cấu tạo và nguyên lý làm việc của các ứng dụng giúp người học dễ dàng hình dung lại các quá trình kỹ thuật

Việc xây dựng bài giảng trực tuyến E-Learning giúp:

Mở rộng phạm vi giảng dạy, tổ chức lớp học trong các phòng học tại Trường không bị hạn chế bởi hai yếu tố: không gian và địa điểm Sinh viên có thể tham gia học mọi lúc mọi nơi, tại trường hoặc ở nhà Giúp nâng cao tính chủ động học tập

Sinh viên được dạy học thông qua một chương trình giảng dạy mô phỏng Có nghĩa là, nếu học sinh không hiểu về một vấn đề nào đó thì vẫn có thể dễ dàng xem lại bài học của mình chỉ bằng một cú nhấp chuột đơn giản Sinh viên học trực tuyến sẽ tiết kiệm được cả thời gian và tiền bạc vì bài học của sinh viên sẽ ở ngay trước màn hình

máy tính Tiết kiệm thời gian đi lại và tiết kiệm tiền cho các khoản chi phí cho sách giáo khoa, sách hướng dẫn, và các học liệu khác Phương pháp này giúp các em nâng cao kỹ năng tự học, tìm tài liệu cần thiết

Tự định hướng: Người học có thể tự định hướng cho mình, bằng cách lựa chọn bài giảng mà mình còn yếu, chưa rõ để tìm hiểu lại thông qua bài giảng trực tuyến

Tự điều chỉnh: Với học trực tuyến, người học có thể tự điều chỉnh nhịp điệu khóa học cho mình, nghĩa là người học có thể học từ từ hay nhanh do thời gian mình tự sắp xếp hay do khả năng tiếp thu kiến thức của mình

Tính linh hoạt: Tính linh hoạt của một khóa học trực tuyến là rõ ràng bởi vì bản chất của Internet, nền tảng của công nghệ cho việc học trực tuyến là linh hoạt Không bị

gò bó bởi thời gian và không gian lớp học dù bạn vẫn đang ở trong lớp học “ảo” Tính linh hoạt còn thể hiện ở “tự định hướng” và “tự điều chỉnh” như trình bày ở phần trên

Tính đồng bộ: Giáo trình và tài liệu của các khóa học trực tuyến là có tính đồng

bộ cao vì các hầu hết học trình cùng tài liệu được soạn thảo và đưa vào chương trình dạy được xem xét và đưa lên trang trực tuyến từ ban đầu Do vậy, tính đồng bộ được đảm bảo

Tương tác và hợp tác: Học trực tuyến người học có thể giao lưu và tương tác với nhiều người cùng lúc Họ cũng có thể hợp tác với bạn bè trong nhóm học trực tuyến để thảo luận và làm bài tập về nhà Ngày nay, việc tương tác và hợp tác trên Internet là phổ biến qua forum, blog, Facebook… và có thể tận dụng Internet để “vừa làm vừa học vừa chơi”

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

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 của một số nghề 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,…) trong đó việc phát triển trang thiết bị dạy học, và đổi mới phương pháp dạy học là vấn đề được ngành giáo dục quan tâm

Trang thiết bị dạy học trực quan, phát huy được tính tích cực của người học, tạo điều kiện cho sinh viên luyện tập Mô hình thực hành cần giải quyết tốt được nội dung

mô đun đồng thời gắn liền với thực tế sản xuất Khai thác tối đa nội dung môn học, góp phần đổi mới phương pháp và từng bước nâng cao chất lượng dạy và học, nghiên cứu khoa học cũng như công tác quản lý giáo dục Việc xây dựng mô hình thực hành phải đảm bảo các nguyên tắc xây dựng mô hình như tính thực tiễn, khả thi, khoa học đồng thời một yếu tố không nhỏ là tính kinh tế

Việc sử dụng PPDH truyền thống vẫn có khả năng phát huy được tính tích cực, sáng tạo của sinh viên nếu giáo viên có lòng say mê nghề nghiệp và sinh viên 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

Ứng dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy không 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 sinh viên có điều kiện tiếp cận với những vấn đề mới đưa vào Nhà trường trước sự phát triển của khoa học công nghệ Bài giảng trực tuyến giúp sinh viên không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn đáp ứng

đúng với nhu cầu của mình Dịch vụ học trực tuyến dựa trên công nghệ là Internet, vì vậy việc tiếp cận rất dễ dàng Sinh viên có thể tiếp cận và học bất cứ nơi đâu Đây cũng chính là tính thuận tiện của việc học trực tuyến

Như vậy, qua phân tích lý luận và khảo sát thực tế tại trường Cao đẳng nghề Việt

- Đức Vĩnh Phúc, tác giả nhận thấy Nhà trường rất cần xây dựng mô hình thực hành cho môn học vi điều khiển đáp ứng được những nguyên tắc ở trên, đồng thời đổi mới phương pháp dạy học sao cho đạt hiệu quả nhất với mô đun này Điều này đã tạo động lực cho tôi tìm hiểu, nghiên cứu thực hiện đề tài này Với mong muốn đề tài sẽ có ích cho chính công việc giảng dạy tại nơi mình đang công tác Để làm rõ ý tưởng, quá trình chế tạo mô hình giảng dạy vi điều khiển cho sinh viên cao đẳng chuyên ngành Điện tử công nghiệp, những vận dụng cụ thể sẽ được trình bày trong chương 2 của luận văn này

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH GIẢNG DẠY MÔ ĐUN VI ĐIỀU KHIỂN

2.1 Ý tưởng thiết kế mô hình giảng dạy

Nhận thấy vi điều khiển khác với thiết bị lập trình công nghiệp PLC (Programmable

Logic Controller) vì nhỏ gọn hơn, linh hoạt hơn nhưng khả năng chống nhiễu, chịu nhiệt

độ môi trường thấp hơn PLC Chính vì vậy các mạch vi điều khiển được ứng dụng chủ yếu trong đời sống sinh hoạt, các thiết bị điện tử hay đồ chơi thông minh như: Máy giặt, tivi, quạt điện điều khiển từ xa, điều hòa nhiệt độ, bảng điện tử vv

Một vi điều khiển sẽ giao tiếp với các thiết bị ngoại vi như nút ấn, cảm biến, công tác hành trình cho đến cơ cấu chấp hành là động cơ, đèn led, loa, hay màn LCD vv gắn với hệ thống cơ khí sẽ tạo ra các sản phẩm điện tử Trong thực tế có rất nhiều sản phẩm ứng dụng về vi điều khiển và rất khó để có thể vận dụng hết các ứng dụng này vào giảng dạy do hệ thống cơ khí cồng kềnh, chi phí cao không thích hợp cho việc giảng dạy Vì vậy môn học vi điều khiển là một môn học khó, trìu tượng đặc biệt đối với sinh viên học nghề

Các thiết bị dạy nghề môn học vi điều khiển trên thị trường đều có chung một nhược điểm Đó là trong thiết kế đều thiếu thực tế, thiếu vận dụng gắn kết các thiết bị ngoại vi vào các ứng dụng cụ thể Cồng kềnh và phải chế tạo nhiều mạch in dẫn đến chi phí sản xuất cao Vì vậy khi thiết kế tác giả luôn mong muốn thiết bị dạy nghề phải nhỏ gọn, tiết kiệm được chi phí (một kít mạch cho nhiều ứng dụng), lại đáp ứng được yêu cầu giảng dạy và kích thích niềm đam mê yêu thích tạo tính tích cực trong phương pháp giảng dạy đồng thời phải gắn với ứng dụng thực tiễn sao cho sinh động dễ hiểu, dễ tưởng tượng của sinh viên

Từ yêu cầu trên mong muốn có được một mô hình giảng dạy vi điều khiển sát thực tế lại vừa đảm bảo được đầy đủ nội dung chương trình là điều rất cần thiết

Bằng cách sử dụng công nghệ mặt nạ lớp cho phép trên một board mạch có thể sử

dụng cho nhiều mặt nạ ứng dụng ( Có 13 mặt nạ ứng dụng cơ bản: Máy giặt, quạt điện,

máy khử độc, hệ thống chiếu sáng, đồng hồ, bảng thi đấu vv ) do đó mô hình sát thực

tế lại vừa đảm bảo được đầy đủ nội dung chương trình

Mô hình này có thể dùng giảng dạy cả lý thuyết và thực hành do kích thước nhỏ gọn, các mặt nạ ứng dụng được sắp sếp theo trình tự và cấp độ người học (VĐVP-MN01- VĐVP-MN13) Ngoài các ứng dụng trên trong quá trình giảng dạy giáo viên có thể sáng tạo ra các ứng dụng khác sao cho phù hợp với phần bài giảng của mình, điều này rất dễ dàng bằng việc chỉ làm thêm mặt nạ mà không cần phải làm lại mạch Nên khả năng tùy biến, linh hoạt rất cao

2.2 Thiết kế mạch điện tử

Thực hiện thiết kế và chế tạo mạch in tác giả chọn phần mềm hỗ trợ thiết kế mạch in tốt nhất hiện nay Altium design Cụ thể chi tiết các mạch thiết kế nhu sau:

2.2.1 Thiết kế mạch vi điều khiển

Sơ đồ nguyên lý mạch vi điều khiển bao gồm vi điều khiển PIC, IC chốt địa chỉ 74HC573 và các port cắm nối phục vụ cho việc điều khiển các thiết bị ngoại vi Tùy theo bài tập ứng dụng trong môn học vi điều khiển, ta có thể sử dụng các giắc cắm đa năng để thực hiện kết nối phần cứng của thiết bị dạy học Mạch sử dụng 4 port cắm đa năng tương ứng với các cổng vào ra tín hiệu vi điều khiển, 1 giắc cắm nạp chương trình

từ mạch nạp pickit2 và một giắc cắm nguồn Sơ đồ nguyên lý của mạch được thể hiện trong hình 2.1 Song song với việc thiết kế sơ đồ nguyên lý, tác giả đã thiết kế thành công sơ đồ mạch in mạch vi điều khiển theo hình 2.2 Sau khi thiết kế xong sơ đồ mạch nguyên lý và sơ đồ mạch in, tác giả tập trung làm mạch in hình 2.3 và hàn các linh kiện Kết quả thu được là một mạch vi điều khiển hoàn chỉnh như hình 2.4

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý mạch vi điều khiển

Hình 2.2: Sơ đồ mạch in vi điều khiển

Hình 2.3: Mạch in vi điều khiển

Hình 2.4: Mạch vi điều khiển

2.2.2 Thiết kế mạch giao tiếp với vi điều khiển

Căn cứ vào các bài tập thực hành trong môn học vi điều khiển, tác giả đã tập trung nghiên cứu và thiết kế các mạch giao tiếp với vi điều khiển phù hợp với mục đích điều khiển lập trình ứng dụng Trong bản thiết kế, tác giả đã thiết kế từng mạch sau đó tích hợp trên một sơ đồ mạch in với mục đích sau này sẽ thiết kế các mặt nạ phù hợp với các bài toán thực tế có trong chương trình môn học vi điều khiển

2.2.3 Thiết kế mạch bàn phím

Sơ đồ nguyên lý mạch bàn phím được tích hợp mạch ma trận phím và các công tắc 3 cực phục vụ giao tiếp keypad Trong mạch sử dụng các IC đệm 74HC245 và các port cắm kết nối với mạch vi điều khiển Tùy theo bài tập ứng dụng trong môn học vi điều khiển, ta có thể sử dụng mạch bàn phím để thực hiện kết nối phần cứng của thiết bị dạy học Mạch sử dụng 1 port cắm đa năng tương ứng với cổng vào tín hiệu vi điều khiển Sơ đồ nguyên lý của mạch được thể hiện trong hình 2.5

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý mạch bàn phím

2.2.4 Thiết kế mạch hiển thị led đơn

dụng các IC chốt địa chỉ 74HC573 và các port cắm kết nối với mạch vi điều khiển Tùy theo bài tập ứng dụng trong môn học vi điều khiển, ta có thể sử dụng mạch hiển thị led đơn để thực hiện kết nối phần cứng của thiết bị dạy học Mạch sử dụng 2 port cắm đa năng tương ứng với 2 cổng ra tín hiệu vi điều khiển Sơ đồ nguyên lý của mạch được thể hiện trong hình 2.6

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị led đơn

2.2.5 Thiết kế mạch hiển thị LCD

Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị LCD gồm 1 LCD hiển thị 2 dòng 16 ký tự Trong mạch sử dụng các IC chốt địa chỉ 74HC573 và các port cắm kết nối với mạch vi điều khiển Tùy theo bài tập ứng dụng trong môn học vi điều khiển, ta có thể sử dụng mạch hiển thị LCD để thực hiện kết nối phần cứng của thiết bị dạy học Mạch sử dụng 1 port cắm đa năng tương ứng với cổng ra tín hiệu vi điều khiển Sơ đồ nguyên lý của mạch được thể hiện trong hình 2.7

Hình 2.7 : Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị LCD

2.2.6 Hoàn thiện mạch giao tiếp với vi điều khiển

Sau khi thiết kế xong các mạch bàn phím và các mạch hiển thị, tác giả đã tập trung thiết kế sơ đồ mạch in „ mạch giao tiếp với vi điều khiển‟ được thể hiện trong hình 2.8 Mạch in sau khi thiết kế được thể hiện như hình 2.9 và được hàn linh kiện hoàn thiện board mạch giao tiếp với vi điều khiển theo hình 2.10

Hình 2.8: Sơ đồ mạch in mạch giao tiếp với vi điều khiển

Hình 2.9: Mạch in „mạch giao tiếp với vi điều khiển‟

Hình 2.10: Mạch giao tiếp

2.3 Thiết kế mặt nạ trên CAD

trung thiết kế các mặt nạ phục vụ cho từng ứng dụng trong môn học

2.3.1 Thiết kế mặt nạ hệ thống tự động chiếu sáng hành lang

Để đáp ứng được bài tập ứng dụng trong chương trình môn học vi điều khiển và đồng thời nâng cao tính thực tiễn ngoài thị trường đối với các ngôi nhà thông minh, các khách sạn, nhà hàng, sân bay, các hệ thống chiếu sáng thông dụng trong các nhà cao tầng, trung cư vv Qua quá trình khảo sát thực tế, tác giả đã tập trung nghiên cứu và thiết kế ra mặt nạ hệ thống tự động chiếu sang hành lang giúp người học trực quan khi lập trình Mặt là được thiết kế hiển thị 4 led tương ứng với các đầu ra điều khiển các đèn sang từ bộ vi điều khiển, đồng thời các công tắc tượng trưng cho các cảm biến khi

có người đi đến, hệ thống đèn sẽ sáng và khi đi qua hết cảm biến 2 thì đèn 1 sẽ tắt, tiết kiệm được rất nhiều điện năng khi thiết kế và lắp đặt, lập trình các hệ thống chiếu sang ngoài thị trường.

Hình 2.11: Mặt nạ hệ thống tự động chiếu sang hành lang

2.3.2 Thiết kế mặt nạ hệ thống giám sát vào ra bệnh viện

Trong thực tế hiện nay, vấn đề an ninh trong các bệnh viện là rất cần thiết để theo dõi các hoạt động của mọi người khi ra vào bệnh viện Qua quá trình khảo sát và nghiên cứu sự cần thiết phải có một hệ thống giám sát tại các bệnh viện, tác giả đã thiết kế ra mặt nạ hệ thống giám sát vào ra bệnh viện giúp người học có thể quan sát

và thực hành lập trình theo đúng yêu cầu đặt ra của bài toán Hệ thống gồm 4 phòng tương ứng 4 Led 7 thanh hiển thị các số (0-9), 4 bóng đèn cho mỗi phòng, 4 Công tắc gặt cho bệnh nhân tiếp theo Khi bệnh nhân đến phải qua phòng trực và được phát phiếu số Đến số nào thì bệnh nhân được vào các phòng khám 1,2,3,4 và được chỉ thị đến số phòng cụ thể do nhân viên phòng trực dựa vào 4 led ở trên có thể biết được phòng nào có bệnh nhân ra Khi bác sỹ khám xong nhấn S1 để báo cho nhân viên phòng trực đã khám xong để có thể cho người tiếp theo vào Mặt nạ được thiết kế thể hiện như hình 2.12

Hình 2.12: Mặt nạ hệ thống giám sát vào ra bệnh viện

2.3.3 Thiết kế mặt nạ máy tạo khí OZON

Hiện nay trong thực tế ngoài thị trường rất cần thiết phải có máy tạo khí OZON, vì đây là thiết bị dùng để khử các độc tố trong các sản phẩm rau, củ, quả Chính vì vậy tác giả đã tham khảo thực tế ngoài thị trường áp dụng làm bài tập ứng dụng kỹ năng lập trình vì điều khiển giúp người học sau khi học xong môn học vi điều khiển có thể lập trình, thiết kế chế tạo ra những loại máy khử độc tính cho các sản phẩm, thức ăn hàng ngày Mặt nạ máy tạo khí OZON được thiết kế như hình 2.13 bao gồm: Đầu vào là 4 nút ấn màu vàng, 1 công tắc phát hiện nắp mở/ đóng Đầu ra là1 động cơ quay lồng đựng hoa quả motor, 1 thiết bị cho phép tạo ozon (ozonize), 1 van để xả nước valve Hiển thị phút trên 2 led 7 thanh, led đơn màu đỏ hiện thị các chế độ lựa chọn sục

Fruit vegetable: chế độ sục dau hẹn 5 phút cho phép motor chạy, cho phép tạo ozon Được báo đèn xanh Caudex: Chế độ sục hoa quả 8 phút tương tự như chế độ sục sau Meat: Chế độ sục thịt cá 12 phút tương tự như trên Dishware: Chế độ rửa bát đĩa 3 phút chỉ cho phép khí ozon

Ozone: Chế độ sục nước ozon 5 phút chỉ cho phép ozon Drain: Xả nước Sau tất cả các chế độ hẹn giờ Fruit vegetable, Caudex, Meat, Dishware tự động xả nước sau thời gian 1phút thì tự động tắt nguồn

- Thời gian trên có thể được tăng lên nhờ nút TIMER

- Nút Menu để lựa chọn các chế độ sục ấn lần 1 Fruit vegetable, lần 2 là Caudex, lần 2

là Meat…

- Nút Start/Stop để bắt đầu chạy sau khi chọn Menu hoặc dừng tức thời

- Power ON/OFF để bật tắt nguồn

Disinfect: Cảnh báo và dừng tức thời khi nắp bị mở ra khi đang chạy

Hình 2.13: Mặt nạ máy tạo khí OZON

2.3.4 Thiết kế mặt nạ điều khiển quạt điện

Trong thực tế hiện nay có rất nhiều loại quạt điện thông dụng điều khiển bằng các thiết bị điện tử Qua quá trình khảo sát thực tế, tác giả đã tập trung nghiên cứu và thiết

kế ra mặt nạ điều khiển quạt, giúp người học trực quan hơn trong quá trình lập trình vi điều khiển Mặt nạ được thiết kế theo hình 2.14 bao gồm: các công tắc chọn chế độ điều khiển quạt, và các đèn hiển thị các chế độ

Chế độ ON: Bật và quay vòng 3 tốc độ speed 1 – speed 3

Chế độ Swing: Điều khiển quạt quay đi quay lại

Chế độ Mode: Chạy thường và chạy theo chế độ (dừng chạy)

Chế độ Timer: Hẹn thời gian

Chế độ OFF: Tắt quạt

Hình 2.14: Mặt nạ điều khiển quạt điện

2.3.5 Thiết kế mặt nạ bảng điểm tỷ số bóng chuyền

Trong thực tế các sân chơi bong chuyền thì bảng điểm hiển thị tỷ số của các đội giúp cổ động viên có thể quan sát được tỷ số của trận đấu Chính vì vậy, áp dụng vào thực tế trong quá trình dạy học, tác giả đã thiết kế ra mặt nạ bảng điểm tỷ số bóng chuyền giúp người học có thể trực quan quan sát, text thử chương trình lập trình vi điều khiển theo đúng các yêu cầu kỹ thuật đặt ra Mặt nạ bảng điểm tỷ số bóng chuyền được thiết kế như hình 2.15 bao gồm các chuyển mạch:

- SW1 chọn tăng điểm cho Team 1

- SW5 Chọn giảm điểm cho Team 1 (trong trường hợp ấn nhầm)

- SW2 chọn tăng điểm cho Team 2

- SW6 Chọn giảm điểm cho Team 2

Tỷ số bóng chuyền khi chênh lệch 2 điểm từ 24 hiển thị trên các led 7 thanh sẽ reset điểm đồng thời tăng tỷ số của đội thắng cuộc

Hình 2.15: Mặt nạ bảng điểm tỷ số bóng chuyền

2.3.6 Thiết kế mặt nạ chơi cờ tốc độ

Mặt nạ được thiết kế đựa trên các cuộc thi đấu thể thao môn cờ vua hoặc cờ tướng tốc độ, mỗi bên chỉ được phép đi nước cờ trong vòng 1 phút ( thời gian có thể thay đổi được) Sau khi đi nước cờ bấm nút tự động thời gian sẽ đếm ngược Nếu hết thời gian

mà bên kia chưa nhấn đồng nghĩa với việc chưa đi nước cờ sẽ bị thua cuộc Mặt nạ này khi người học thực hành lập trình cho vi điều khiển có thể hiển thị thời gian phút/ giây trên led 7 thanh để có thể quan sát trực quan thời gian thực tế của người chơi cờ Mặt nạ được thiết kế như hình 2.16 sử dụng các nút bấm điều khiển thời gian đếm ngược được hiển thị trên led

Hình 2.16: Mặt nạ chơi cờ tốc độ

2.3.7 Thiết kế mặt nạ bảng thay cầu thủ

Thực tế các môn thể thao như : bóng đá, bóng rổ, bóng chuyền thì vấn đề thay cầu thủ cũng là một vấn đề rất quan trọng Qua quá trình nghiên cứ thực tế, để hiển thị cho trọng tài và các cầu thủ biết cầu thủ nào cần thay thế, mạch hiển thị thay cầu thủ sẽ hiển thị cầu thủ vào sân thay cho cầu thủ đang chơi trong sân thi đấu và các cổ động viên và các khán giả xem trên màn hình ti vi cũng có thể nhận biết được cầu thủ nào được thay Chính vì vậy tác giả đã thiết kế ra mặt nạ bảng thay cầu thủ phục vụ trong quá trình luyện tập kỹ năng lập trình vi điều khiển cho người học có thể thử nghiệm và quan sát trực quan hơn Mặt nạ bảng thay cầu thủ được thể hiện trên hình 2.17 và được điều khiển bằng cách nhấn nút điều chỉnh đèn sang hay tắt, đồng thời hiển thị số áo của cầu thủ đang chơi trong sân cần thay thế một cầu thủ khác vào sân