Thí nghiệm thực hành ảo ứng dụng trong dạy nghề điện công nghiệp

Trong Luật Dạy nghề đã xác định chính sách đầu tư của Nhà nước về phát triển dạy nghề: “Đầu tư có trọng tâm, trọng điểm để đổi mới nội dung, chương trình và phương pháp dạy nghề, phát tr

Lời cảm ơn

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành:

Thầy hướng dẫn: GS TS Nguyễn Xuân Lạc đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Khoa Sư phạm kỹ thuật - Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện đào tạo sau

đại học đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu, tiến hành luận văn

Gia đình và toàn thể bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm, động viên, giúp

đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2008

Tác giả

Nguyễn Thị Minh Nguyệt

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan những gì mà tôi viết ra 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 đầy đủ

Luận văn này cho đến nay vẫn chưa hề được bảo vệ tại bất kỳ một hội

đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ nào trên toàn quốc cũng như nước ngoài và cho

đến nay chưa hề được công bố trên bất kỳ 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 15 tháng 10 năm 2008

Tác giả

Nguyễn Thị Minh Nguyệt

Chương 1- Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây

dựng và sử dụng Thí nghiệm thực hành ảo trong

đào tạo nghề

13

1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu TN TH ảo 13

1.2 Cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng TN TH ảo trong

1.3 Cơ sở thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng TN TH ảo

trong đào tạo nghề

Chương 2- xây dựng và sử dụng thí nghiệm thực

hành ảo trong đào tạo nghề ứng dụng xây dựng

và sử dụng một số bài thí nghiệm thực hành ảo

85

trong chương trình khung dạy nghề điện công

nghiệp

2.1.1 Nguyên tắc xây dựng TN TH ảo trong đào tạo nghề 85 2.1.2 Qui trình xây dựng TN TH ảo trong đào tạo nghề 92

2.2.1 Nguyên tắc sử dụng TN TH ảo trong đào tạo nghề 98 2.2.2 Qui trình sử dụng TN TH ảo trong đào tạo nghề 100

2.3 Xây dựng và sử dụng một số bài TN TH ảo trong chương

trình dạy nghề Điện công nghiệp

2.3.3 Ví dụ về sử dụng thí nghiệm ảo “Khảo sát mạch điện R-L-C”

để củng cố và minh họa cho nội dung bài dạy

Danh mục các chữ viết tắt

Nội dung viết tắt Nghĩa đầy đủ

CNH, HĐH Công nghiệp hóa, Hiện đại hóa

CTK TĐTCN Chương trình khung trình độ trung cấp nghề

ĐTKTTH Đào tạo kỹ thuật thực hành

GD- ĐT Giáo dục- Đào tạo

“Phát triển mạnh hệ thống giáo dục nghề nghiệp, tăng nhanh quy mô

đào tạo cao đẳng nghề, trung cấp nghề cho các khu công nghiệp, các vùng kinh tế động lực và cho xuất khẩu lao động Mở rộng mạng lưới cơ sở dạy nghề, phát triển trung tâm dạy nghề quận huyện Tạo chuyển biến căn bản về chất lượng dạy nghề tiếp cận với trình độ tiên tiến của khu vực và thế giới

Đẩy mạnh xã hội hoá, khuyến khích phát triển các hình thức dạy nghề đa dạng, linh hoạt: dạy nghề ngoài công lập, tại doanh nghiệp, tại làng nghề ”

Thể chế hoá chủ trương của Đảng về phát triển dạy nghề, Quốc hội đã ban hành Luật Giáo dục- năm 2005, quy định dạy nghề có ba trình độ đào tạo (Sơ cấp nghề, Trung cấp nghề và Cao đẳng nghề); Luật Dạy nghề- năm 2006, quy định chi tiết về tổ chức, hoạt động của CSDN; quyền và nghĩa vụ của tổ chức, cá nhân tham gia hoạt động dạy nghề Trong Luật Dạy nghề đã xác định chính sách đầu tư của Nhà nước về phát triển dạy nghề: “Đầu tư có trọng tâm, trọng điểm để đổi mới nội dung, chương trình và phương pháp dạy nghề, phát triển đội ngũ giáo viên, hiện đại hoá thiết bị, đẩy mạnh nghiên cứu khoa học nhằm nâng cao chất lượng dạy nghề; tập trung xây dựng một số cơ sở dạy nghề tiếp cận với trình độ tiên tiến của khu vực và thế giới; chú trọng phát triển dạy nghề ở các vùng có điều kiện kinh tế- xã hội đặc biệt khó khăn; đầu tư đào tạo các nghề thị trường lao động có nhu cầu, nhưng khó thực hiện xã hội hoá.“

Trong những năm qua, nền kinh tế nước ta đã đạt tốc độ tăng trưởng cao, cơ cấu kinh tế có bước chuyển dịch mạnh mẽ theo hướng công nghiệp

hóa Các vùng kinh tế trọng điểm, các khu công nghiệp, khu chế xuất, các ngành kinh tế mũi nhọn ngày càng phát triển; đầu tư trong nước và quốc tế thời gian qua và dự kiến trong thời gian tới ngày càng tăng; kỹ thuật, công nghệ mới được đưa vào sản xuất ngày càng nhiều đòi hỏi nguồn nhân lực phải tăng về số lượng và chất lượng, hợp lý về cơ cấu ngành nghề đào tạo và cơ cấu trình độ đào tạo

Hiện tại, tỷ lệ lao động qua đào tạo nghề ở nước ta còn thấp (khoảng 20% năm 2006) chất lượng GD- ĐT nói chung và chất lượng đào tạo nghề nói riêng còn nhiều bất cập, nhất là cơ cấu đào tạo Trình độ nhân lực chưa đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng cao của thị trường lao động trong nước và quốc tế Theo đánh giá của Ngân hàng thế giới (WB) chất lượng nguồn nhân lực của Việt Nam chỉ đạt 3,79 điểm (thang điểm 10)- xếp thứ 11 trong 12 nước ở Châu á được tham gia xếp hạng

Quá trình CNH, HĐH và hội nhập kinh tế quốc tế ở nước ta yêu cầu phải đáp ứng đủ số lượng lao động kỹ thuật chất lượng cao cho các ngành kinh

tế, nhất là các ngành công nghiệp mũi nhọn, công nghệ cao: tin học, tự động hóa, điện, cơ điện tử, chế biến xuất khẩu v.v và đòi hỏi lao động qua đào tạo trên 60%, trong đó trên 30% có trình độ trung cấp trở lên, có như vậy các doanh nghiệp mới đủ sức cạnh tranh trên thị trường trong nước và quốc tế

Để đáp ứng được yêu cầu đó, hệ thống đào tạo kỹ thuật thực hành phải thường xuyên bổ sung, cập nhật hoàn thiện các chương trình dạy nghề hoặc xây dựng các chương trình dạy nghề mới; đổi mới mạnh mẽ, sâu sắc và toàn diện, nâng cao chất lượng đội ngũ giáo viên, cán bộ quản lý; đầu tư, đổi mới trang thiết bị giảng dạy, đặc biệt chú trọng đổi mới phương pháp đào tạo để

đào tạo đội ngũ nhân lực kỹ thuật trực tiếp làm việc với kỹ thuật, công nghệ mới đó

2 Thực trạng công tác dạy nghề ở nước ta hiện nay

Thực hiện các Nghị quyết của Đảng về định hướng phát triển dạy nghề

và Chiến lược phát triển giáo dục 2001-2010, từ năm 2001 đến nay ngành Dạy

nghề đã được phục hồi sau một thời gian dài bị suy giảm, từng bước được đổi mới và phát triển đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu nhân lực kỹ thuật trực tiếp trong sản xuất kinh doanh, dịch vụ phục vụ phát triển kinh tế- xã hội Mạng lưới các cơ sở dạy nghề (CSDN) giai đoạn 2001- 2007 được phát triển theo quy hoạch trên toàn quốc, đa dạng về hình thức sở hữu và loại hình đào tạo Bên cạnh những kết quả đã đạt được, ngành dạy nghề vẫn còn tồn tại nhiều yếu kém, bất cập do vậy, chất lượng dạy nghề còn thấp chưa đáp ứng

được yêu cầu của thị trường lao động

Một trong những nguyên nhân cơ bản phải kể đến đó là do các điều kiện bảo đảm chất lượng dạy nghề tuy đã được cải thiện nhưng vẫn còn bất cập:

- Đội ngũ giáo viên còn thiếu về số lượng và yếu về chất lượng, nhất là trình độ kỹ năng thực hành nghề, ngoại ngữ, tin học ứng dụng, phương pháp giảng dạy;

- Nhiều chương trình, giáo trình dạy nghề chậm được cập nhật, sửa

đổi, bổ sung để phù hợp với yêu cầu của sản xuất, kinh doanh, dịch vụ;

- Nhiều CSDN có diện tích nhỏ so với quy mô đào tạo, thiếu xưởng thực hành, ký túc xá, khu thể dục thể thao; trang thiết bị dạy nghề thiếu về chủng loại, số lượng và lạc hậu về công nghệ

Thực tế trên đòi hỏi hệ thống dạy nghề phải được đổi mới và phát triển nhằm khắc phục các yếu kém và đáp ứng nhu cầu nhân lực của thị trường trong nước và xuất khẩu lao động Điều này cũng đồng nghĩa với yêu cầu phải nâng cao chất lượng nguồn lao động kỹ thuật- công nghệ, đòi hỏi người lao

động phải có kỹ năng và đạo đức nghề nghiệp, có kỷ luật, năng lực sáng tạo,

biết làm chủ và tiếp cận nhanh với những công nghệ hiện đại

Rõ ràng, thực tế trên đòi hỏi hệ thống đào tạo kỹ thuật nghề nghiệp phải hết sức coi trọng kỹ năng các hoạt động thực hành để nâng cao năng lực, kỹ năng hoạt động của người lao động trong nghề nghiệp cũng như trong cuộc sống xã hội

3 Sự xuất hiện hình thức đào tạo mới

Thế kỷ 21 được đánh dấu bởi các biến đổi của xã hội dưới tác động của một nền kinh tế mới, được định nghĩa từ nhiều góc độ quan sát: nền kinh tế tri thức, nền kinh tế số hoá, nền kinh tế internet, Là một trong các động lực chính của nền kinh tế mới, ngành GD- ĐT cũng đứng trước những biến chuyển mạnh mẽ do xuất hiện các mâu thuẫn giữa nhu cầu học tập của xã hội

và khả năng đáp ứng của các nguồn lực trong nhà trường, sự gia tăng không ngừng về khối lượng kiến thức, sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ

và kỹ thuật mới tất yếu dẫn đến việc hình thành một phương thức giáo dục mới: giáo dục điện tử với mục tiêu cơ bản là tạo ra một môi trường hỗ trợ hoạt

động học tập trên cơ sở những trang thiết bị công nghệ điện tử thích hợp, nhằm phục vụ cho nhu cầu nâng cao kiến thức, kỹ năng đáp ứng đòi hỏi của xã hội hiện đại

Theo xu thế đó, ngành giáo dục đã có nhiều giải pháp nhằm đa dạng hóa loại hình đào tạo như: mở các lớp học tại chức, các khóa học ngắn hạn, các khóa học theo chứng chỉ, các khóa học từ xa với nhiều hình thức đào tạo mới đã ra đời đáp ứng nhu cầu học mọi lúc, mọi nơi, suốt đời như đào tạo từ

xa qua phát thanh truyền hình (Broadcast Education); đào tạo dựa trên công nghệ Internet (Internet Based Traning); đào tạo dựa trên công nghệ web (Web Based Training); học điện tử (E-learning)

Rất nhiều các quốc gia phát triển như Đức, Anh, Mỹ đã tiến hành nghiên cứu và áp dụng đào tạo từ xa nói chung Về kỹ thuật, đào tạo từ xa đã

được nghiên cứu tương đối toàn diện Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt với sự hỗ trợ của CNTT thì cách thức tiến hành, qui mô, chất lượng đào tạo những khóa học từ xa đã có tiến bộ vượt bậc

Đối với Việt Nam, đào tạo từ xa chưa phát triển do một số nguyên nhân khách quan và chủ quan trong đó có trình độ đội ngũ giáo viên, trình độ đội ngũ phát triển đa phương tiện, cơ sở hạ tầng về thông tin và kinh phí Tuy mới

được phát triển ở nước ta song những kết quả đẫ đạt được cho thấy phương

thức đào tạo này là một trong những giải pháp có tính chiến lược đáp ứng nhu cầu học tập ngày càng tăng của xã hội

Kết luận như vậy, không có nghĩa là đào tạo từ xa không có những khó khăn, không còn những hạn chế ở đây chỉ đề cập tới một hạn chế cụ thể rất khó khắc phục của đào tạo từ xa đó là vấn đề thí nghiệm thực hành (TN TH) của các môn khoa học tự nhiên và kỹ thuật Cụ thể hơn là làm thế nào để có thể tổ chức TN TH trong giáo dục từ xa Có nhiều phương án được đề xuất, trong đó việc xây dựng các bài TN TH ảo trong máy tính mà đề tài đề cập tới

là một giải pháp góp phần giải quyết cho vấn đề nêu trên Mặc dù TN TH ảo

đề cập trong luận văn này được định hướng và xây dựng chủ yếu cho hình thức dạy học giáp mặt, tuy nhiên, có thể hỗ trợ rất tốt cho các hình thức đào tạo kể trên

II Mục đích nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu cách thức xây dựng và sử dụng TN TH ảo trong đào tạo nghề Trên cơ sở đó, tiến hành xây dựng một số bài TN TH ảo trong CTK

đào tạo nghề Điện công nghiệp nhằm hỗ trợ TN TH thực đồng thời bổ sung những TN TH mà trong thực tế khó hoặc không thể thực hiện được

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là TN TH ảo

Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Đề tài nghiêu cứu về TN TH ảo trong

đào tạo nghề, trên cơ sở đó xây dựng và sử dụng một số bài TN TH ảo cho chương trình dạy nghề Điện công nghiệp

IV Giả thuyết khoa học

Xây dựng và sử dụng TN TH ảo trong đào tạo nghề sẽ góp phần nâng cao hứng thú nhận thức, phát huy tính tích cực học tập của học sinh, do đó góp phần nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật

V Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng

TN TH ảo trong đào tạo nghề

Đề xuất cách thức xây dựng và sử dụng TN TH ảo; nghiên cứu và đưa vào sử dụng một số bài TN TH ảo điển hình hỗ trợ cho đào tạo nghề Điện công nghiệp

VI Phương pháp nghiên cứu

Phân tích, tổng hợp tài liệu và công trình nghiên cứu trong lĩnh vực giáo dục, đào tạo nghề ở Việt Nam và nước ngoài

Quan sát hoạt động dạy học và đánh giá trong DHTHN ở một số trường dạy nghề

Phương pháp chuyên gia nhằm đánh giá tính cấp thiết và khả thi của quy trình và công cụ đánh giá đã xây dựng

VII Những đóng góp của đề tài

Phân tích và làm rõ được một số khái niệm cơ bản liên quan tới TN TH

ảo như: TN TH; thuật ngữ ảo; mô phỏng; TN TH ảo; mối liên hệ giữa mô phỏng và TN TH ảo, góp phần hoàn thiện lý luận về TN TH ảo

Đề xuất qui trình xây dựng và sử dụng TN TH ảo;

Khai thác chương trình có sẵn trên Internet, dựa trên các kết quả nghiên cứu của đề tài tác giả đã xây dựng được 2 bài TN TH nằm trong chương trình môn học MH 08 Mạch điện và mô đun MĐ 17 Máy điện trong chương trình khung dạy nghề Điện công nghiệp trình độ Trung cấp nghề

VIII Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung của luận văn được thể hiện trong 2 chương được trình bày dưới đây:

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng

thí nghiệm thực hành ảo trong đào tạo nghề

Ngoài phần tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng TN TH ảo trên thế giới và tại Việt Nam, chương này trình bày cơ sở lý luận về TN TH

ảo, trong đó đi sâu vào phân tích các khái niệm: mô phỏng, TN TH ảo; mối liên hệ giữa mô phỏng và TN TH ảo; khả năng xây dựng và sử dụng TN TH ảo trong đào tạo nghề nhằm nâng cao chất lượng nguồn nhân lực kỹ thuật

Chương 2 Xây dựng và sử dụng một số bài thí nghiệm thực hành ảo trong chương trình đào tạo nghề điện công nghiệp

trình độ trung cấp nghề Nội dung chương này là vận dụng kết quả nghiên cứu trong chương 1,

đề xuất quy trình xây dựng và sử dụng TN TH ảo; nghiên cứu và đưa vào sử dụng 02 bài TN TH ảo cho một số nội dung cụ thể trong chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp trình độ Trung cấp nghề

Chương 1

Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm thực hành ảo trong đào tạo nghề 1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu về thí nghiệm thực hành ảo

1.1.1 Trên thế giới

Trong những năm gần đây, những ứng dụng của CNTT được đưa vào cuộc sống ngày càng phong phú, đa dạng và thiết thực hơn Sự phát triển không ngừng của sức mạnh máy tính đã làm cho một số lĩnh vực khó phát triển trước kia nay đã có khả năng vượt lên và đã đạt được những thành tựu

đáng kể Chúng ta có thể kể đến cả các lĩnh vực như: các hệ chuyên gia, các

hệ xử lý thời gian thực, và một lĩnh vực khác cũng cần phải nói là Thực tại

ảo (Virtual Reality- VR)

“Thực tại ảo” là một khái niệm mới xuất hiện khoảng đầu thập kỷ 90,

nhưng ở Mỹ và Châu Âu, VR đã và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực (nghiên cứu và công nghiệp, giáo dục và đào tạo cũng như thương mại và giải trí…) Về sản phẩm, người ta đã tạo ra những hệ thống thực tại ảo trong nhiều lĩnh vực khác nhau như các chuyến du ngoạn ảo lên mặt trăng trong khoa học vũ trụ, bác sĩ thực hiện những ca phẫu thuật lên bệnh nhân ảo trong y học thậm chí trong việc tái hiện lại lịch sử Chính vì vậy, công nghệ thực tại ảo- một công nghệ mới được dùng để xây dựng một không gian, một thế giới ảo, nhằm tái tạo, bắt chước phần nào thế giới thực đã, đang được nghiên cứu và chắc chắn sẽ phát triển mạnh mẽ trong tương lai Trong số rất nhiều tài liệu đề cập đến công nghệ này, phải kể đến đó là: Thực tại ảo, bước sang thế giới bên kia (Virtual Reality) [4], hay tạo dựng một hệ thống thực tại ảo cho riêng bạn (Creat your own virtual reality system) [19]

Thực tại ảo- một thế giới thực song lại ảo, là một hệ thống rất phức tạp, hiện tại chưa có điều kiện (về cơ sở vật chất) vận dụng thực tại ảo ở mức độ hoàn hảo trong việc xây dựng bài TN TH phục vụ lĩnh vực đào tạo nghề ở nước ta Do đó, trong luận văn này, tác giả không đi sâu phân tích, thiết kế, ứng dụng thực tại ảo vào trong đào tạo nghề mà chỉ nghiên cứu công nghệ này như một phần của lý luận hoàn chỉnh về TN TH ảo

ở mức độ đơn giản hơn, thực tại ảo (được trình bày trong luận văn này)

đó là các phần mềm chạy trên máy tính đơn lẻ hay mạng máy tính, chúng giả lập phần nào thế giới thực Từ đó, giúp người sử dụng thực hiện các thao tác với môi trường, các đối tượng, quá trình, hệ thống do các chương trình đó tạo

ra nhằm khám phá, phát hiện các quy luật, kiểm nghiệm khoa học, hình thành

kỹ năng… Khi đề cập tới những phần mềm, những thao tác trong môi trường

do các phần mềm đó tạo ra, thuật ngữ ảo cũng được sử dụng

TN TH ảo là một lĩnh vực được nghiên cứu và phát triển trong những năm gần đây và đã có nhiều sản phẩm được gọi là TN TH ảo được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống trong đó có lĩnh vực GD- ĐT Một vài trong số đó là:

- Phần mềm Crocodile Physics là phần mềm được dùng để thiết kế các

TN ảo môn vật lý trong nhà trường, có rất nhiều phiên bản của phần mềm đã

được đưa ra và phiên bản mới nhất hiện nay là phiên bản Crocodile Physics

605, ra đời vào năm 2006 với rất nhiều tính năng mới so với các phiên bản trước đó Crocodile Physics có thể mô phỏng cơ học, điện, điện tử, quang học,

và sóng cơ học Trong mỗi phần cơ, sóng, điện, quang có đầy đủ những thuộc tính để ta có thể mô phỏng các TN vật lý phổ thông

- Trong lĩnh vực điện- điện tử: Protel, Proteus, Matlab, MultiSim, Orcad, Workbench là các phần mềm hỗ trợ người sử dụng trong việc thiết kế mạch điện- điện tử Với sự phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực điện- điện

tử, việc thiết kế và mô phỏng mạch điện- điện tử trên máy tính bằng các phần mềm chuyên dụng đã được triển khai, áp dụng rộng rãi và rất có hiệu quả tại

các trường dạy nghề Các phần mềm kể trên với tên gọi chung là EDA (Electronic Design Automation- Tự động thiết kế mạch điện tử) Tuỳ thuộc vào đặc điểm nội dung, mục tiêu của từng môn học mà các giáo viên dạy nghề lựa chọn một trong số các phần mềm EDA làm phương tiện giảng dạy vì mỗi phần mềm đều có một đặc điểm riêng Chẳng hạn như, với một thư viện linh kiện rất lớn và các công cụ tiện ích, MultiSim cung cấp một số công cụ ảo Chúng ta sử dụng các công cụ này để đo lường các thông số của mạch Các công cụ này gần tương ứng với các công cụ trong phòng TN Chúng thật sự là một phương tiện tốt và dễ dàng nhất để ta có thể quan sát đo lường kết quả mô phỏng Chính vì vậy, MultiSim đã được rất nhiều các giáo viên dạy nghề sử dụng làm phương tiện giảng dạy và là công cụ hỗ trợ người học trong việc thực hành mạch điện tử vì thiết kế đơn giản, dễ sử dụng, tính trung thực và sinh động trong mô phỏng của nó

Orcad cũng trở thành một trong những phần mềm hàng đầu, hỗ trợ người sử dụng vẽ, mô phỏng và thiết kế mạch in qua thư viện linh kiện rất lớn cùng với các công cụ tiện ích

Bên cạnh MultiSim và Orcad phải kể đến Electronic Workbench (EWB) Thuật ngữ "work- bench" trong tiếng Anh có nghĩa là bàn làm việc của thợ Có nghĩa là: khi thao tác trên EWB, ta có cảm giác giống như đang làm việc trên bàn thợ vậy Sau khi lựa chọn, sắp xếp các linh kiện, hàn nối dây giữa chúng lại với nhau theo sơ đồ nguyên lý, rồi lắp các cơ cấu đo để đo các thông số cần khảo sát (nếu cần) và cấp điện cho mạch để xem kết quả, có thể

điều chỉnh thông số hoặc vị trí của các linh kiện trong mạch mà không sợ bị tiêu hao do cháy nổ, hư hỏng linh kiện, cơ cấu đo Một ưu điểm nữa phải kể

đến trong việc sử dụng EWB để thiết kế mạch điện- điện tử đó là tính “chuẩn

xác” của tín hiệu bởi trong mạch thực tế, ngoài tín hiệu thực nó còn chồng

chập vào đó vô số những tín hiệu nhiễu trong khi với EWB thì tín hiệu nhận

được là tín hiệu thật 100% Với những đặc tính vừa phân tích ở trên, ta nhận thấy EWB rất thích hợp cho các lớp thực tập, trung cấp hoặc công nhân lành

nghề vì ở đây yêu cầu chính là định tính còn định lượng là không cao Đặc biệt rất thích hợp đối với các kỹ thuật viên sửa chữa điện tử, EWB có thể xem như một bàn thợ "cao cấp"

Để hỗ trợ việc tính toán trong kỹ thuật, Matlab cung cấp một môi trường tính toán mạnh và tiện dụng cho các ứng dụng thuộc lĩnh vực kỹ thuật Bên cạnh đó, các phần mềm này thường cung cấp khả năng mô hình hóa và mô phỏng hệ thống (ví dụ công cụ Simulink trong Matlab) Công cụ mô phỏng này chủ yếu dựa trên khả năng tính toán số của phần mềm, trong đó

động học của một hệ thống chủ yếu được mô tả bởi các phương trình vi phân thường Với phần mềm Matlab, các thí nghiệm (thí nghiệm tiến hành trên máy tính) được thực hiện một cách hết sức mềm dẻo và linh hoạt Các tính chất và các thông số của hệ thống xử lý được thay đổi, thử nghiệm và tính toán hết sức nhanh chóng và chính xác Do vậy hệ thống xử lý được đánh giá, xem xét dưới nhiều góc độ trước khi đưa vào thực thi thực tế Về phương diện này thì phần mềm Matlab đến nay là một công cụ hàng đầu

- Trong lĩnh vực thiết kế cơ khí: Phần mềm thiết kế cơ khí hiện nay có khá nhiều và được gọi chung là các ứng dụng CAD, viết tắt của thuật ngữ tiếng Anh là Computer- Aided Design (có nghĩa là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính) hoặc Computer- Aided Drawing (có nghĩa là vẽ kỹ thuật với sự trợ giúp của máy tính) Lựa chọn và sử dụng phần mềm thiết kế cơ khí nào là phụ thuộc vào mục đích, thói quen sử dụng hoặc được đào tạo Một số phần mềm thiết kế cơ khí phổ biến đó là: Catia, ProE, Unigraphics, SolidWorks, Inventer… Chúng có tính năng về cơ bản là tương đương nhau Nhiều chương trình CAD hiện nay cho phép tạo ra các mô hình ba chiều (còn gọi là 3D) để

có thể khảo sát mô hình từ mọi góc độ Có các chương trình dựng mô hình 3D dạng khung lưới (wireframe), dạng mặt (surface) và dạng khối đặc (solid) Các chương trình CAD mô hình hóa vật thể đặc tiên tiến là một hệ thống thiết

kế hiện thực ảo Người sử dụng chỉ cần thiết kế, lựa chọn các chi tiết, xác định kiểu ghép nối, liên kết cho chúng, việc còn lại như hệ thống ấy sẽ hoạt động ra

sao, ghép nối như vậy có truyền động được không… những công việc đó hoàn toàn do chương trình tính toán và cho ra kết quả phù hợp với thực tế Ngoài ra, chương trình còn cho phép chúng ta tiến hành nhiều giả lập vật lý để khảo sát

sự hoạt động như thật của vật thật, phát hiện ra những bất hợp lý của thiết kế

mà nếu máy chưa hoạt động thì khó mà thấy được Đây cũng được coi là những hệ thống, chi tiết, mối ghép ảo Ngoài ra, những mô hình đặc như vậy còn có thể được dùng làm cơ sở cho các phân tích phần tử hữu hạn (Finete element analysis- FEA) và/hoặc tính toán động lực dòng chảy (Computational Fluid Dynamics- CFD) của thiết kế Những phân tích này cho chúng ta biết về các khả năng chịu lực, biến dạng, bị phá hủy… của các chi tiết máy dưới tác

động của nội hoặc ngoại lực, giống như trong điều kiện sử dụng thực tế

- Trên Internet, một số trang web [20], [21], [22] và [23] đã giới thiệu các bài TN TH ảo, theo đó, bất cứ ai truy cập vào các web site đó đều thao tác

được với các bài TN TH đã được chuẩn bị sẵn Đó là các chương trình mô phỏng được viết bằng ngôn ngữ lập trình Java và tồn tại trên trang web dưới dạng những Java Applet Ví dụ như trong lĩnh vực Kỹ thuật điện tử, thí nghiệm thiết kế mạch điện logic cũng được xây dựng Hình 1.1 minh hoạ về thí nghiệm loại này tại địa chỉ http://www.jhu.edu/~virtlab/logic/logic.htm

Hình 1.1 Thiết kế mạch logic

Mô tả: Chương trình cung cấp các cổng logic cơ bản (phía trên cùng của bài thí nghiệm) Ban đầu, chương trình cho phép người học chọn số lượng chân đầu vào và đầu ra của mạch điện logic Sau đó, người học sử dụng chuột

để rê, nhắp và thả các cổng logic cơ bản vào vùng thiết kế, thực hiện các thao tác đấu dây Khi hoàn thành mạch điện, bấm nút Compute, trạng thái của mạch logic mới được thiết kế sẽ được thể hiện thông qua bảng chân lý ở bên trái (chương trình tự tính toán và lập ra) Với chức năng như trên, người học sẽ

có điều kiện kiểm nghiệm kiến thức về các cổng logic cơ bản cũng như thiết

kế các mạch logic đơn giản đáp ứng nhu cầu học tập

Những thành tựu đã đạt được trong việc ứng dụng công nghệ thực tại ảo nhằm nâng cao hiệu quả GD- ĐT, đặc biệt là cho đào tạo nghề cho thấy tiềm năng to lớn của thực tại ảo, khẳng định vai trò quan trọng của TN TH ảo trong dạy học nói chung, trong dạy và học qua mạng nói riêng Tuy nhiên, qua nghiên cứu và tìm hiểu cho thấy, cơ sở lý luận cho việc xây dựng và sử dụng thực tại ảo (cụ thể là TN TH ảo) trong đào tạo nghề vẫn chưa được đề cập tới

1.1.2 Tại Việt Nam

Vùng thiết kế Bảng chân lí

Các cổng lôgic cơ bản bả

Tại Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu liên quan tới TN TH

ảo, như:

- Công trình “Thí nghiệm ảo và thí nghiệm hoá học” do PGS.TS Nguyễn Đức Chuy, khoa Hoá học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội và các cộng sự xây dựng [8, Tr.55] Để có được phần mềm này, ban đầu, tác giả sử dụng camera ghi hình các thí nghiệm hoá học thực (được thể hiện theo kịch bản và biểu diễn bởi các chuyên gia thí nghiệm) và chuyển đổi tín hiệu video thành các file movie chạy được trên máy tính Sau đó, xây dựng phần mềm nhằm thao tác thuận lợi với các file movie trên Một số thí nghiệm hoá học trong đĩa CD có thể kể tới như: Cấu tạo nguyên tử; hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học [8, Tr.56] Tuy nhiên, cũng như trường hợp trên một cơ sở

đầy đủ về lý luận và thực tiễn cho thí nghiệm ảo đã không được nhóm tác giả

đề cập

- Công trình “Nghiên cứu khoa học và phát triển Công nghệ thông tin

và truyền thông”, đề tài khoa học cấp nhà nước KC-01-14 do PGS.TS Vũ Trọng Rỹ và các cộng sự tại Viện chiến lược và Chương trình giáo dục kết hợp với các chuyên gia tin học của viện CNTT thuộc trường ĐHQG Hà Nội hợp tác xây dựng đã tiến hành xây dựng thành công phần mềm gồm 20 thí nghiệm

ảo phục vụ cho dạy học các môn Vật lí 8,9; Hoá học 9; Sinh học 8,9 Các bài thí nghiệm được thể hiện bởi nhiều cảnh khác nhau được chuẩn bị trước mô tả những trạng thái khác nhau của đối tượng và có thể chuyển từ cảnh này sang cảnh khác một cách tuần tự Định nghĩa về thí nghiệm ảo, các tác giả cho rằng

“thí nghiệm ảo là một loại sản phẩm đa phương tiện (Multimedia), một loại phần mềm dạy học mô phỏng thí nghiệm về hiện tượng, quá trình vật lí, hoá học, sinh học, nào đó xảy ra trong tự nhiên hoặc trong phòng thí nghiệm,

được tạo ra bởi sự tích hợp các dữ liệu dạng số trên máy tính, có khả năng tương tác với người dùng và có giao diện thân thiện với người dùng” [13, tr.20] Định nghĩa này chưa thực sự khái quát, hơn nữa cơ sở lí luận và thực tiễn cho việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo cũng chưa được đề cập một

cách sâu sắc

Nghiên cứu, ứng dụng hệ thống hiện thực ảo trên nền tảng của kỹ thuật

ảo đã và đang được phát triển ứng dụng rộng rãi trên khắp thế giới và trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau ở Việt Nam các nhà khoa học và kỹ thuật đã bước

đầu ứng dụng thử nghiệm kỹ thuật hiện thực ảo trong một số lĩnh vực như: nghiên cứu- thử nghiệm rô bốt công nghiệp; nghiên cứu- thử nghiệm máy và cơ cấu; huấn luyện và tập lái máy bay, tàu thủy, ô tô,… Nhiều trường dạy lái

xe ở Việt Nam cũng đã trang bị cabin điện tử cho học viên thực tập Một số ứng dụng cụ thể phải kể đến như:

- Trong chế tạo khuân dập vỏ ô tô: Với mong muốn đóng góp vào việc thực hiện chủ trương nâng cao tỷ lệ nội địa hóa của ngành chế tạo ô tô trong nước, lần đầu tiên các nhà khoa học bộ môn Gia công áp lực trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã nghiên cứu và thiết kế chế tạo khuân dập vỏ ô tô bằng công nghệ ảo Mặc dù ngành lắp ráp ô tô, xe máy ở Việt Nam trong những năm qua đã khá phát triển theo kịp với quá trình hội nhập kinh tế và đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng nhưng riêng trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo các chi tiết vỏ mỏng cỡ lớn, có hình dạng phức tạp mà đặc biệt là các vỏ ô tô là vấn đề còn mới mẻ ở nước ta và là một khó khăn đối với ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo ô tô Sỡ dĩ như vậy là vì việc thiết kế các quy trình công nghệ dập, thiết kế và chế tạo khuân mẫu vỏ ô tô có nhiều nét đặc thù và có những yêu cầu kỹ thuật cao so với các chi tiết thông thường Bằng công nghệ mô phỏng

số (ảo), khuôn dập và quá trình dập vỏ được mô phỏng trên vi tính có thể xác

định chính xác các chi tiết đạt tiêu chuẩn đề ra cho một bộ khuôn hoàn chỉnh Toàn bộ quá trình thiết kế, gia công chế tạo được sử dụng phần mềm chuyên nghiệp Pro Egineer, Edge Cam để mô phỏng các quá trình biến dạng, tìm phương án tối ưu thiết kế công nghệ thích hợp và khuôn dập tương ứng Sau khi lập trình trên máy tính, với máy ép thủy lực 1.000 tấn, khuôn dập sẽ cho ra

lò những chi tiết vỏ xe từ đơn giản đến phức tạp nhất một cách tối ưu nhất, tránh công đoạn sản xuất thử nhiều lần, tiết kiệm chi phí và sức lao động

Thành công này đã mở ra một hướng phát triển mới trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo khuôn dập vỏ vốn còn non yếu ở nước ta

- Trong giảng dạy vật lý đại cương: Công trình "Phòng thí nghiệm vật

lý đại cương ảo" do bộ môn Vật lý Tin học thuộc Viện vật lý Kỹ thuật- Đại học Bách khoa Hà Nội [2] xây dựng Nội dung của phần mềm này bao gồm hệ thống các bài thí nghiệm vật lý ảo như: xác định hệ số nhớt của chất lỏng; quan sát sự chuyển pha của chất rắn; thí nghiệm khảo sát cặp nhiệt điện; thí nghiệm chứng minh ảo về mô hình nguyên tử Bor… Với một thiết kế hoàn chỉnh, quá trình xử lý khoa học và trung thực hình ảnh của dụng cụ, trang thiết bị…, thao tác trong thí nghiệm được mô phỏng “gần giống” thật, đã tạo nên một môi trường thí nghiệm giống như thật thể hiện trên màn hình máy tính

Điều này giúp người học thực hiện được thí nghiệm mọi lúc, mọi nơi, nâng cao hiểu biết và làm quen với các bài thí nghiệm thực Bên cạnh đó, phòng thí nghiệm vật lý đại cương ảo này có thể thực hiện các thí nghiệm mà trong thực

tế khó tiến hành được như thí nghiệm về sự chuyển pha của chất rắn Tuy vậy, 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 TN TH ảo trong dạy học

Khắc phục một số hạn chế của những nghiên cứu trước đó, Luận án tiến

sỹ giáo dục của TS Lê Huy Hoàng nghiên cứu về “Thí nghiệm, thực hành ảo- ứng dụng trong dạy học Kỹ thuật công nghiệp lớp 12- Trung học phổ thông”

đã đưa ra cơ sở lý luận tương đối hoàn chỉnh về xây dựng và sử dụng TN TH

ảo Tuy nhiên, phạm vi của đề tài là TN TH ảo trong dạy học Kỹ thuật công nghiệp lớp 12 Còn trong đào tạo nghề, chưa có một công trình nghiên cứu nào

đề cập tới TN TH ảo như một lý luận về xây dựng và sử dụng TN TH ảo trong dạy nghề

Do đó, đề tài được thực hiện với mục tiêu khái quát hoá về mặt cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng TN TH ảo trong đào tạo nghề nói chung, trong đào tạo nghề Điện công nghiệp nói riêng Trên cơ sở đó, xây dựng thử nghiệm một số bài TN TH ảo điển hình Các vấn đề đặt ra như: khi

nào thì dùng thuật ngữ ảo; thế nào là TN TH ảo; vai trò của TN TH ảo trong

đào tạo nghề là gì; tiêu chí nào để phân loại TN TH ảo; mối liên hệ giữa mô phỏng và TN TH ảo; quy trình nào cho thiết kế, xây dựng và nguyên tắc sử dụng TN TH ảo… sẽ được đề cập trong luận văn

1.2 Cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm thực hành ảo

đạt tới đối với người học sau quá trình đào tạo

ĐTN khác với đào tạo lý thuyết học thuật mặc dù ranh giới không dễ phân định ĐTN cũng có những nhân tố sư phạm như các thiết chế giáo dục khác nhưng nhấn mạnh nhiều hơn vào khía cạnh kỹ thuật và công nghệ So với những thiết chế giáo dục khác, ĐTN thể hiện rõ hơn sự cần thiết của việc kết hợp giữa lý thuyết và thực hành cũng như thể hiện rõ sự liên quan mật thiết giữa nội dung, phương pháp đào tạo với những thay đổi diễn ra trong thế giới lao động

b Kỹ năng, kỹ xảo

“Kỹ năng là khả năng của con người thực hiện công việc một cách có hiệu quả và chất lượng trong một thời gian thích hợp, trong những điều kiện

nhất định dựa vào tri thức và kỹ xảo đã có.“[3, Tr.75]

Như vậy, kỹ năng có nội dung là những quá trình tâm lý và luôn gắn với

những hoạt động cụ thể, kỹ năng là kiến thức trong hành động

“Kỹ xảo là hoạt động hay thành phần của hoạt động đã được tự động

hóa nhờ luyện tập.“ [3, Tr.75]

Như vậy, kỹ xảo như một thuộc tính nhân cách vì nó khá ổn định và bền

vững

Về kỹ năng thực hành, có thể phân chia thành 3 loại:

- Kỹ năng thực hành thao tác với những công cụ, máy móc, nguyên vật liệu cụ thể cần sự khéo léo (ví dụ như: kỹ năng hàn đứng, kỹ năng vận hành và

sử dụng máy tiện)

- Kỹ năng thực hành thao tác với máy móc nhưng hoàn toàn sử dụng sự

hỗ trợ các chức năng của máy như việc sử dụng một phần mềm máy tính hoặc

điều khiển CNC, khi đó học sinh chỉ cần biết các chức năng của phần mềm và thao tác với chuột và bàn phím

- Kỹ năng thực hành không liên quan tới các máy móc và công cụ như kỹ năng nghe, nói, đọc viết trong ngoại ngữ

c Năng lực thực hành nghề

Theo tổ chức lao động quốc tế (ILO) năng lực hành nghề là "Sự vận

dụng các kỹ năng, kiến thức và thái độ để thực hiện các nhiệm vụ theo tiêu chuẩn công nghiệp và thương mại dưới các điều kiện hiện hành”

Như vậy có thể hiểu rằng: Năng lực hành nghề là khả năng và sự sẵn sàng hành động một cách độc lập, phù hợp với đối tượng trong các tình huống hoạt động nghề nghiệp và hoạt động xã hội Trong cơ chế thị trường, năng lực hành nghề cũng chính là khả năng tìm kiếm việc làm và tự tạo việc làm để lập thân, lập nghiệp Sau khi được đào tạo nghề, cấu trúc năng lực của người học nghề bao gồm: năng lực chuyên môn nghề, năng lực phương pháp và năng lực xã hội (Hình 1.2)

- Năng lực chuyên môn: là khả năng và sự sẵn sàng sử dụng các kiến

thức chuyên môn, kỹ năng cần thiết để thực hiện các nhiệm vụ nghề nghiệp cụ

thể, có thể làm, thu thập thông tin và xử lý linh hoạt, sáng tạo các tình huống

diễn ra trong thực tiễn;

- Năng lực phương pháp: là khả năng và sự sẵn sàng sử dụng các kiến

thức, kỹ năng đã tiếp thu được sao cho thích hợp với hoàn cảnh mới trong một

môi trường cụ thể; có khả năng xử lý thông tin trong quá trình lao động và học

tập, đưa ra các giải pháp thích ứng để giải quyết các nhiệm vụ mới trong công

việc; có khả năng làm chủ thực tiễn để giải quyết các vấn đề nghề nghiệp và

xã hội

- Năng lực xã hội: là khả năng và sự sẵn sàng sử dụng phương pháp

học tập, đề ra chiến lược, chiến thuật trong việc tự đào tạo và bồi dưỡng Đồng

thời có khả năng phối hợp với đồng nghiệp trong quá trình thực hiện nhiệm

vụ, biết tổ chức phối hợp để làm việc theo tổ nhóm

d Phương tiện và phương tiện dạy học (PTDH)

Một cách chung nhất, phương tiện là cái dùng để làm một việc gì, để đạt

một mục đích nào đó và PTDH được hiểu là toàn bộ những trang thiết bị, đồ

dùng, dụng cụ phục vụ việc giảng dạy và học tập

Năng lực chuyên môn

Năng lực phương pháp

Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc năng lực hành nghề

Đề cập tới khái niệm PTDH có ý kiến cho rằng PTDH là các công cụ nhằm truyền đạt những thông điệp từ người dạy đến người học trong quá trình dạy học Tuy nhiên, trong thời đại CNTT phát triển như vũ bão hiện nay, khái niệm này đã không còn phù hợp Theo tác giả, “PTDH là toàn bộ những trang

thiết bị, đồ dùng, dụng cụ phục vụ việc giảng dạy và học tập, có tính tương tác

được sử dụng nhằm hỗ trợ hiệu quả trong quá trình truyền đạt của người dạy

và quá trình lĩnh hội của người học”

1.2.1.2 Một số khái niệm liên quan đến TN TH ảo

Thí nghiệm được coi như một phương pháp đặc biệt của nghiên cứu thực nghiệm có đặc điểm là nó bảm đảm khả năng tác động thực tế một cách chủ động lên các hiện tượng và quá trình nghiên cứu ở đây người nghiên cứu không bị hạn chế các hiện tượng mà còn can thiệp có ý thức vào quá trình diễn biến tự nhiên của chúng

Như vậy có thể hiểu, “Thí nghiệm là phương pháp nghiên cứu thực nghiệm với tác động chủ động của người tiến hành trong việc: Tạo dựng đối tượng nghiên cứu theo dự định; Điều khiển quá trình diễn biến; và Phục hồi quá trình thực nghiệm trong những điều kiện như nhau” [9, Tr.2]

Trong từ điển tiếng Việt thí nghiệm được giải nghĩa là “gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh” [15, Tr.922]

Theo http://www.aulea.org/New Members/New Members Terms and Definition.html thí nghiệm là “một loạt các thử nghiệm hoặc kiểm nghiệm được tiến hành nhằm chứng minh hoặc bác bỏ một giả thuyết”

Các trích dẫn và cách hiểu trên đây đều có nội tương đối thống nhất và cho thấy thí nghiệm có vai trò rất quan trọng trong việc phát triển nhận thức của con người về thế giới Thí nghiệm là một phần của hiện thực khách quan

được thực hiện hoặc tái tạo lại trong những điều kiện đặc biệt, trong đó con người có thể chủ động điều khiển các yếu tố tác động vào quá trình xảy ra để phục vụ cho các mục đích nhất định Từ đó, có thể hiểu “thí nghiệm là việc

thực hiện các thao tác một cách có chủ ý lên các đối tượng của một hệ thống

và quan sát, thu nhận thông tin về các ảnh hưởng do các tác động gây ra đối với hệ thống Trên cơ sở đó khảo sát, minh hoạ, chứng minh hoặc bác bỏ một giả thuyết khoa học“

kỹ xảo kỹ thuật cho học sinh thực hiện và những chức năng giáo dục

“Trong dạy học kỹ thuật, thực hành là những hoạt động của học sinh

nhằm vận dụng những hiểu biết kỹ thuật và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cần thiết“[3, Tr.74]

Trong lĩnh vực đào tạo nghề, thực hành được hiểu là quá trình tác động qua lại thống nhất giữa học tập và lao động Thông qua thực tập, lao động sản xuất người học lĩnh hội và hoàn thiện những cơ sở quan trọng của nghề nghiệp, tiếp thu những giá trị cơ bản của giáo dục lao động, hình thành và phát triển nhân cách người công nhân, nhân viên nghiệp vụ, giáo viên dạy nghề theo mục tiêu đào tạo

Như vậy, nhiệm vụ của dạy thực hành nghề có thể khái quát là:

- Củng cố, hoàn thiện, vận dụng và khẳng định sự đúng đắn các kiến thức lý thuyết kỹ thuật;

- Hình thành và rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo kỹ thuật, phát triển tư duy, bồi dưỡng năng lực kỹ thuật;

- Thực hiện các chức năng giáo dục

c Thuật ngữ ảo

Ng…y nay, thuật ngữ ảo được dùng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực,

đặc biệt là trong CNTT, Vật lý học, Toán học, Bảo tàng học Tuy nhiên, hiểu

và vận dụng thuật ngữ ảo thế nào cho đúng? Nội dung đề cập dưới đây sẽ làm sáng tỏ điều đó

Hiểu một cách chung nhất, theo từ điển tiếng Việt, “ảo có nghĩa là giống như thật nhưng lại không có thật“ [15, Tr.24]

Trong lĩnh vực tin học: chúng ta thường gặp khái niệm bộ nhớ ảo, ổ ảo,

máy ảo…

Bộ nhớ ảo (virtual memory) là một kỹ thuật giúp máy tính hoạt động

với một bộ nhớ có dung lượng lớn hơn dung lượng của bộ nhớ trong (đã được cài đặt trong máy tính) bằng cách tráo đổi các khối (blocks) hay trang (pages) dữ liệu giữa bộ nhớ trong và các thiết bị nhớ ngoài [17, "virtual memory"] Trong trường hợp này, bộ nhớ ảo không thực sự tồn tại một cách vật chất như

bộ nhớ thật mà nó được tạo ra bởi máy tính và có tác dụng giống như bộ nhớ thật giúp máy tính hiểu và làm việc với một bộ nhớ có dung lượng lớn hơn dung lượng của bộ nhớ thật, đảm bảo tính hiệu quả, kinh tế

Máy ảo (virtual machine) là một chương trình chạy trên một máy tính

cho phép tạo ra môi trường làm việc riêng bằng cách mô phỏng tập lệnh tối thiểu của một máy tính mà nó bắt chước [17, "virtual machine"] Như vậy,

mặc dù không tồn tại ở đó, các chương trình chạy trên máy ảo vẫn có thể thực hiện được đúng theo cách mà nó chạy trên máy tính thực được bắt chước bởi

máy ảo Trong trường hợp này, máy ảo đã thay thế chức năng của máy thực

Trong lĩnh vực toán học: Theo www.cunymath.cuny.edu/students/

glossary/a-e.html, Tổng của một số thực và một số không thực được gọi là số phức (complex number) Trường số phức là mở rộng của trường số thực thành một

trường đóng đại số Trong trường số phức, tính chất của đơn vị ảo i đặc trưng bởi biểu thức: i2=-1 Mỗi số phức z đều được biểu diễn duy nhất dưới dạng: z=a+ib Trong đó: a, b là các số thực; a là thành phần thực, ib là thành phần

ảo Sự ảo- sự không thực của thành phần ib vẫn tồn tại trong biểu thức toán học đã góp phần giải quyết một loạt các vấn đề toán học

Trong vật lý học (cụ thể là trong quang học):

Tiêu điểm ảo (virtual focus) được hiểu là một điểm mà một chùm tia

phân kỳ khúc xạ hay phản xạ dường như hội tụ tại đó [17, “virtual focus”] Trong thực tế, không có điểm phát sáng ở vị trí đó Nghĩa là, điểm sáng ấy không tồn tại, mà chỉ tồn tại ảnh hưởng của nó (chùm tia phân kỳ hướng tới

ảnh ảo (virtual image) được hiểu là một ảnh mà từ đó một chùm tia

sáng khúc xạ hay phản xạ hiện ra phân kỳ, và không thể hứng được ảnh ấy trên màn chắn (screen) [17, "virtual image"] Như vậy, ảnh đó là không thực

sự tồn tại, song ảnh hưởng của nó thì vẫn tồn tại (chùm tia sáng phân kỳ)

Ta có thể nhận định rằng, trong thực tế có những sự vật, sự việc, hiện tượng không có thực nhưng ảnh hưởng và tác động của nó thì lại có thực Để diễn tả điều đó, người ta sử dụng tính từ “ảo” Sự ra đời và tồn tại khái niệm

bộ nhớ ảo, máy ảo, tiêu điểm ảo, ảnh ảo đã góp phần giải quyết nhiều bài

toán phức tạp, nhiều vấn đề trong lĩnh vực CNTT, toán học, quang hình học Ngoài ra, tính từ ảo còn được sử dụng trong một số lĩnh vực khác như:

Văn phòng ảo (virtual office) [17, "virtual office"]- một trong những

giải pháp về dịch vụ thương mại điện tử là một môi trường điện toán khác biệt với môi trường làm việc của văn phòng truyền thống (có địa chỉ, trang thiết bị

kỹ thuật, con người…), nhưng các công việc (quản lý văn phòng, nhân sự và các tiện ích cho hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp như email, lịch làm việc, danh bạ nhân viên) vẫn được tiến hành với đầy đủ các chức năng của một văn phòng thực trên nền tảng ứng dụng công nghệ Internet

Với sự phát triển của công nghệ ngày nay, từ vị trí làm việc tới máy tính

và các công cụ cần thiết cho một văn phòng đều có thể ảo hóa Điểm mạnh của việc ảo hóa là chúng ta không phải lo lắng về việc để lại dữ liệu hoặc phần mềm trong máy không phù hợp khi chúng ta đi khỏi văn phòng Tuy nhiên,

điểm yếu của việc này là khi không kết nối mạng Internet Hiện nay, nhiều ứng dụng trực tuyến cung cấp hệ làm việc offline nên chúng ta vẫn có thể tiếp tục làm việc trong khi chờ Road Runner hoặc Comcast khôi phục lại đường truyền Công nghệ ảo hóa sẽ biến nhiều hệ thống nhỏ trở thành một tổng thể lớn và lợi ích ở đây là doanh nghiệp có thể vận hành các ứng dụng đóng gói có sẵn và đã được chuẩn hóa hiện hành mà không phải tái lập trình lại chúng

Như vậy, văn phòng ảo không tồn tại địa điểm, trang thiết bị, con người một cách tập trung như văn phòng thực, nhưng các chức năng hoạt động cơ bản của văn phòng (điều hành, giao dịch) vẫn được thực hiện thông qua hệ thống các phương tiện truyền thông, CNTT Giải pháp này làm giảm đáng kể các chi phí cho hoạt động của một văn phòng thật

d Mô hình

Mô hình (Model) là một sơ đồ phản ánh đối tượng hoặc hệ thống Con

người dùng sơ đồ đó để nghiên cứu, thực nghiệm nhằm tìm ra các quy luật hoạt động của đối tượng hoặc hệ thống Hay nói một cách khác, mô hình là

đối tượng thay thế của đối tượng gốc (đối tượng thực tế) dùng để nghiên cứu

Theo nghĩa chung nhất, mô hình được hiểu là “một thể hiện bằng thực

thể hay bằng khái niệm một số thuộc tính và quan hệ đặc trưng của một đối

tượng nào đó (gọi là nguyên hình) nhằm mục đích nhận thức: Làm đối tượng quan sát thay cho nguyên hình, hoặc/và làm đối tượng nghiên cứu (thực

nghiệm hay suy diễn) về nguyên hình” [9, Tr 18]

Để làm được điều đó, Mô hình cần phải phản ánh được những đặc điểm

cơ bản của vật thật mà nó thay thế Trong thực tế quá trình giảng dạy với một

số nội dung sử dụng mô hình cũng có hiệu quả tương đương với sử dụng vật thật Tuy nhiên vì chế tạo mô hình thường rất phức tạp và đắt tiền nên người ta chỉ sử dụng mô hình trong trường hợp không có phương tiện nào khác để thay thế

Hiện chưa có một lý thuyết tổng quan về mô hình nói chung, mà chỉ có những lý thuyết được xây dựng cho từng loại mô hình Theo các cơ sở lý thuyết này, có thể phân mô hình làm 2 loại sau:

động cơ đốt trong, mô hình dao động Nhìn chung mô hình vật lý thường

được dùng trong quá trình thực nghiệm

Căn cứ vào tiêu chuẩn cùng chất, giống về chất, khác về chất giữa nguyên hình và mô hình mà người ta chia mô hình thực thể thành ba loại: mô hình trích mẫu (sampling model)- cùng chất với nguyên hình, mô hình đồng dạng (similar model)- giống chất với nguyên hình, và mô hình tương tự (analogue model)- khác chất với nguyên hình

(2) Mô hình khái niệm:

Mô hình khái niệm là các mô hình có tính chất hình thức, trừu tượng Trong khoa học kỹ thuật, mô hình toán học (mathematical model) là điển hình của loại mô hình này Mô hình toán học là mô hình khái niệm dưới dạng một cấu trúc hay một hệ thức toán học Ví dụ: tổ chức tinh thể, hoa văn trang trí hay chuyển động của vật rắn… có thể mô hình hóa bằng cấu trúc nhóm; một

hệ phần tử hai trị (thể hiện dưới hai trạng thái) có thể mô hình hóa bằng cấu trúc đại số Boole; mô hình toán học của một hệ điều khiển nào đó là một phương trình vi phân, v.v… Việc nghiên cứu các mô hình toán học thường dữa trên cơ sở vận dụng các lý thuyết toán học hiện đại kết hợp với CNTT

e Mô phỏng

Mô phỏng (Simulation) được ứng dụng rộng rãi trong kinh tế, kỹ thuật

và nhiều lĩnh vực khác Trong khoa học và công nghệ, mô phỏng 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 Nó được sử dụng khi không thể, không cần hay không nên thực nghiệm trên đối tượng thực

Trong thực tế, đã có nhiều công trình nghiên cứu về mô phỏng Theo đó cũng đã có nhiều quan điểm xung quanh khái niệm mô phỏng:

Theo từ điển chính xác Oxford, bản 1976, “Mô phỏng có nghĩa là giả cách, làm ra vẻ như, hành động như, bắt chước giống với, mang hình thức của, giả bộ như , làm giả các điều kiện của tình huống nào đó thông qua một mô hình với mục đích huấn luyện hoặc tiện lợi”

Theo từ điển tiếng Việt [15], mô phỏng là phỏng theo

Theo TS Lê Huy Hoàng [6, Tr.20 ], mô phỏng được hiểu theo hai cách khác nhau:

Nghĩa thứ nhất, mô phỏng là một đối tượng, hệ thống có các thuộc tính

có thể đại diện cho một đối tượng, hệ thống thực Được thể hiện qua định

nghĩa:

“Mô phỏng là một chương trình tin học, sử dụng thuật toán hoặc lý luận

logic để tái tạo các đặc điểm chọn lọc của một hệ theo cách mà hiệu ứng do

sự thay đổi giá trị các biến riêng biệt có thể quan sát được Thuật toán và logic phải quan hệ cơ bản với hệ đang xét, và không chỉ dùng để chọn những quan sát khác nhau được chuẩn bị trước” [8, Tr.19]

Nghĩa thứ hai, mô phỏng là một phương pháp nghiên cứu về đối tượng,

hệ thống thực thông qua mô hình của nó Đó là:

"Quá trình thiết kế một mô hình của một hệ thống thực và thực nghiệm

với mô hình đó nhằm mục đích tìm hiểu về hoạt động của hệ thống" hay "Một thực nghiệm trên mô hình của đối tượng thực" hay theo nghĩa thuật ngữ, mô

phỏng là "thực nghiệm quan sát được và điều khiển được trên mô hình của đối

tượng khảo sát" [11, Tr.11]

Trong luận văn này, mô phỏng được hiểu theo nghĩa thứ hai, tức là

"thực nghiệm quan sát được và điều khiển được trên mô hình" Mô phỏng bao gồm những quá trình sau đây:

1 Xây dựng mô hình cho đối tượng nghiên cứu

2 Thực nghiệm trên mô hình để có kết quả về đối tượng nghiên cứu

3 Kiểm nghiệm lại kết quả thu được

Khi mô hình của đối tượng nghiên cứu là mô hình số (mô hình thể hiện bằng chương trình máy tính) thì mô phỏng được gọi là mô phỏng số hay còn gọi là mô phỏng điện toán

Bản chất của phương pháp mô phỏng số là xây dựng mô hình số (numerical model) và dùng phương pháp số (numerical method) để tìm các lời

giải bài toán Chính vì vậy, máy tính số là công cụ duy nhất và hữu hiệu để thực hiện việc mô phỏng hệ thống [5, Tr.7]

Nếu chỉ đề cập tới mô hình số, có thể hiểu, mô phỏng điện toán là quá

trình xây dựng một mô hình logic toán học của một hệ thống thực và thực nghiệm với mô hình ấy bằng máy tính

Lý thuyết cũng như thực nghiệm chứng minh được rằng chúng ta chỉ có thể xây dựng được các mô hình gần giống với đối tượng thực mà thôi, vì trong quá trình mô hình hóa bao giờ cũng chấp nhận một số giả thiết nhằm làm giảm bớt độ phức tạp của mô hình, để mô hình có thể ứng dụng thuận tiện trong thực tế Mặc dù vậy, mô phỏng vẫn là một phương pháp hữu hiệu để con người nghiên cứu đối tượng, nhận biết các quá trình, các quy luật tự nhiên Ngày nay nhờ có sự trợ giúp đắc lực của kỹ thuật máy tính, kỹ thuật tin học, người ta đã phát triển các phương pháp mô hình hóa cho phép xây dựng các mô hình ngày càng gần với đối tượng nghiên cứu Đặc biệt, phương pháp mô phỏng số là một phương pháp hữu hiệu để nghiên cứu những đối tượng có cấu trúc phức tạp, các đối tượng mà trong đó có các biến ngẫu nhiên Sự phát triển của CNTT mà cụ thể là kỹ thuật máy tính đã giúp cho việc thu nhận, lựa chọn,

xử lý các thông tin về mô hình rất thuận tiện, nhanh chóng và chính xác

Trong Công nghệ dạy học ở nước ta hiện nay, ngoài các phương pháp quen thuộc là hình vẽ, đồ dùng dạy học trực quan và các phương tiện nghe nhìn mà thầy trò khó tham gia tạo dựng, cải tiến như phim, băng hình… do MVT ngày càng phổ biến, phương pháp mô phỏng bằng đồ hoạ vi tính đã trở nên phổ biến ở các trường đại học, cao đẳng chuyên nghiệp và khá nhiều trường phổ thông Tuy nhiên, việc sử dụng các ngôn ngữ cao cấp hoặc phần mềm mô phỏng chuyên dụng vào việc dạy học ở các trường, đặc biệt là trường nghề còn gặp nhiều khó khăn như việc lập trình mô phỏng rất phức tạp, yêu cầu giáo viên phải có trình độ máy tính tương đối thành thạo Mặt khác, các phần mềm chuyên dụng thường chiếm bộ nhớ rất lớn khiến cho việc cài đặt không thuận tiện Vì thế, vấn đề đặt ra là xây dựng phần mềm thiết thực, phù

hợp hay tạo ra những sản phẩm mô phỏng phục vụ dạy học là những vấn đề

mà ngành sư phạm kỹ thuật và dạy nghề cần quan tâm nghiên cứu

TN TH ảo được nghiên cứu trong phạm vi của đề tài này chính là một trong những thể hiện cụ thể của mô phỏng, là một vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong GD- ĐT nói chung mà đặc biệt là trong dạy nghề để nhằm nâng cao hiệu quả công tác đào tạo

1.2.2 Thực tại ảo (Virtual Reality- VR)

1.2.2.1 Khái niệm thực tại ảo

Có nhiều định nghĩa khác nhau về thực tại ảo, một vài trong số đó là:

“Thực tại ảo là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hóa không gian

ba chiều với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phương tiện hiện đại để xây dựng một thế giới mô phỏng bằng máy tính- môi trường ảo (virtual environment) Trong thế giới ảo này, người sử dụng không còn được xem như người quan sát bên ngoài mà đã thực sự trở thành một phần của hệ thống” [8, Tr.356]

Còn Joseph R.Levy và Harley Bjelland quan niệm, “Thực tại ảo là môi trường ba chiều, được sinh ra bởi máy tính (computer- generated), có tính tương tác, trong đó con người có cảm giác đắm chìm” [19, Tr.18]

“Thực tại ảo là một môi trường ba chiều được phát sinh, tổng hợp và

điều khiển thông qua MVT nhằm mục đích mô phỏng lại thế giới thực hoặc một thế giới theo tưởng tượng của con người Nó cho phép người dùng thông qua các thiết bị ngoại vi và bộ chuyển đổi tương tác với những sự vật, hành

động của thế giới ảo giống như tương tác với những sự vật, hành động của thế giới thực” [8, Tr.5]

Ngoài thuật ngữ thực tại ảo (virtual reality) người ta cũng hay đề cập tới thuật ngữ thế giới ảo (virtual world) Thực chất đây là hai khái niệm tương

đồng để chỉ một không gian ảo mà trong không gian này những người sử dụng

có thể tương tác với các đối tượng của không gian ảo, hoặc những người sử dụng có thể tương tác với nhau trong không gian đó

Như vậy, thuật ngữ thực tại ảo cũng được hiểu theo nhiều nghĩa khác

nhau Theo TS Lê Huy Hoàng, thực tại ảo có thể hiểu là một hệ thống cho phép một hoặc nhiều người sử dụng (users) di chuyển, phản ứng trong một môi trường mô phỏng điện toán Dưới sự hỗ trợ của các thiết bị kèm theo, người sử dụng có thể cảm nhận, thao tác với các đối tượng ảo (virtual objects) giống như với các đối tượng trong thế giới thực Sự tương tác “tự nhiên” này khiến người dùng có cảm giác “đắm chìm” trong một môi trường ảo Môi trường đó được xây dựng bởi mô hình toán học và những chương trình máy tính (computer programs) [7, Tr 22]

1.2.2.2 Đặc điểm của hệ thực tại ảo

Thực tại ảo, là một thế giới thực song lại ảo, vì một phần của thế giới thực sẽ được tái tạo trên MVT, trong môi trường không gian ba chiều gắn với các thiết bị đầu vào, cho phép con người tương tác với môi trường ảo đó Những tương tác đó sẽ được chương trình xử lý để đem lại cho con người cảm nhận về sự thay đổi của môi trường như trong thực tế Tất cả những điều này diễn ra trong môi trường không gian ba chiều

Dưới khía cạnh CNTT, thực tại ảo là một hệ thống mô phỏng trong đó

đồ họa máy tính được sử dụng để tạo ra một thế giới "nhân tạo- như thật" Thế giới này không tĩnh tại, mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn (tín hiệu vào) của người sử dụng (nhờ hành động, lời nói, ) Người sử dụng tương tác với mô hình, trong đó tương tác được mô phỏng từ thao tác với các đối tượng thực

Điều này xác định một đặc tính chính của thực tại ảo, đó là tương tác thời gian thực (real- time interactivity) Thời gian thực ở đây có nghĩa là khả năng của máy tính có thể nhận biết được tín hiệu vào của người sử dụng và tác động ngay lập tức làm thay đổi thế giới ảo Người sử dụng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn của họ và bị thu hút- cảm giác “đắm chìm” bởi sự mô phỏng này Điều này chúng ta có thể nhận thấy ngay khi đi tham quan bảo tàng ảo- bảo tàng số kết hợp được các đặc tính của thực tại ảo Tham quan trong bảo tàng ảo- tham quan ảo, người dùng không chỉ thực sự cảm nhận được sự hiện hữu “sống” của các hiện vật trong môi trường đó, mà còn

có thể tương tác với môi trường như là một thành phần thực sự của môi trường

đó Bên cạnh đó, bảo tàng ảo phải cho phép tổ chức, quản lý, tổng hợp lưu trữ các dữ liệu về các hiện vật cần “bảo tàng”

Trong thực tế, người dùng không những nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D nổi, điều khiển (xoay, di chuyển, ) được đối tượng trên màn hình (như trong game), mà còn sờ và cảm thấy chúng như có thật Ngoài khả năng nhìn (thị giác), nghe (thính giác), sờ (xúc giác), nhiều nghiên cứu hiện nay đã nghiên cứu để tạo các cảm giác khác như ngửi (khứu giác), nếm (vị giác) Tuy nhiên hiện nay trong thực tại ảo do điều kiện còn hạn chế do vậy các cảm giác này cũng ít được chú trọng đến

Như vậy, có thể thấy, cảm giác “đắm chìm” (immersion) và cảm giác trở thành một phần của hành động trên màn hình của người sử dụng trong thực tại ảo là nhờ môi trường 3D (có chiều sâu) với phương pháp hiển thị có độ phân giải và tốc độ cao, đồng thời cảm giác “như thật” hơn nữa là nhờ tác

động của thực tại ảo lên tất cả các kênh cảm giác của con người

Ngoài 2 đặc tính chính của thực tại ảo là Tương tác (Interactive) và

Đắm chìm (Immersion), thực tại ảo cần có 1 đặc tính thứ 3 là Tưởng tượng

(Imagination) Sở dĩ như vậy là vì thực tại ảo không chỉ là một hệ thống tương tác Người- Máy tính, mà các ứng dụng của nó còn liên quan tới việc giải quyết các vấn đề thật trong kỹ thuật, y học, quân sự, Các ứng dụng này do các nhà phát triển thực tại ảo thiết kế, điều này phụ thuộc rất nhiều vào khả năng tưởng tượng của con người, đó chính là đặc tính thứ 3 của hệ thực tại ảo Do đó có thể coi thực tại ảo là tổng hợp của 3 yếu tố (3I): Tương tác- Đắm chìm- Tưởng tượng (Interactive- Immersion- Imagination)

1.2.2.3 Các thành phần của một hệ thống thực tại ảo

Hệ thống thực tại ảo bao gồm 3 thành phần chính sau: các thiết bị giao diện (Interface Devices), bộ giả lập thực tại (Reality Simulator), phần mềm (Software) hay còn gọi là ứng dụng (Application)

Mô phỏng thực tại ảo (virtual reality simulation) khác với mô phỏng số

ở chỗ nó đòi hỏi những thiết bị giao diện đặc biệt

Các thiết bị giao diện (Interface Devices) bao gồm:

1 Các thiết bị đầu vào (Input devices): Là những thiết bị có khả năng

kích thích các giác quan để tạo nên cảm giác về sự hiện hữu trong thế giới ảo, bao gồm:

Thiết bị giao diện thị giác: còn gọi là màn hình đội đầu HMD

(Head-Mounted Display), thực chất là một loại kính đặc biệt, người sử dụng sẽ đeo vào để nhìn vào thế giới ảo Trên HMD có gắn bộ dò vị trí (position tracking)

để xác định vị trí quan sát của người sử dụng, ghi nhận nơi người sử dụng

đang nhìn vào hoặc hướng đang chỉ tới

Thiết bị giao diện thính giác: Tai nghe (earphone) được gắn bên trong

của HMD giúp cho người dùng nghe được âm thanh trong thế giới ảo Thông tin từ bộ định vị trên HMD có thể được sử dụng để cập nhật tín hiệu âm thanh

Ví dụ như: khi nguồn âm thanh không phát ra theo hướng từ đằng trước hoặc

đằng sau, máy tính sẽ truyền âm thanh tới tai này sớm hơn, lớn hơn, hoặc muộn hơn, nhỏ hơn một chút so với tai kia để tạo cảm giác thực

Ngoài hệ thống HMD, thiết bị đầu vào sử dụng trong hệ thực tại còn có Boom và Cave BOOM (Binocular Omni- Orientation Monitor), CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) là hai hệ thống tương tự như HMD, song chúng có một vài điểm khác, ví dụ như BOOM không dùng để gắn trên đầu

mà dùng một cái cần gắn màn hình vào một đầu có tay cầm màn hình Khi chúng ta nhìn vào màn hình dịch chuyển nó, lập tức thiết bị nhạy sẽ dịch chuyển theo góc nhìn, vị trí của người sử dụng cũng thay đổi Hình 1.6 và hình 1.7 sẽ cho thấy sự khác nhau giữa hệ thống HMD và hệ BOOM

H×nh 1.6 HÖ thèng HMD H×nh 1.4 Bé dß vÞ trÝ

H×nh 1.3 HMD H×nh 1.5 G¨ng tay d÷ liÖu

2 Thiết bị đầu ra (Output devices): gồm hiển thị đồ họa (như màn

hình) để nhìn được đối tượng 3D và thiết bị giao diện cảm giác (haptic

interface)- để tạo xúc giác khi sờ mó, nắm đối tượng và các cảm giác vật lý khác về đối tượng trong thế giới ảo, đây là một khía cạnh phát triển ít nhất và cũng là sự thách thức lớn nhất trong lĩnh vực thực tại ảo Hiện tại, với việc sử dụng găng tay đặc biệt (glove) và bộ phận định vị, máy tính sẽ định vị tay người dùng và dò tìm (measures) sự di chuyển của các ngón tay Khi đó, người dùng có thể với (reach) vào trong thế giới ảo và cầm nắm (handle) các

đối tượng Tuy nhiên vẫn không thể cảm nhận chúng giống như thật Nó đặc biệt khó khi cần tạo ra những cảm giác thực khi con người chạm (taps) vào bề mặt cứng (hard surface), nhặt một đối tượng hay miết ngón tay lên bề mặt của các vật liệu dệt may Để mô phỏng những cảm nhận ấy, một hệ thống các mô tơ được điều khiển bằng máy tính có tốc độ nhanh và độ chính xác cao được dùng để sinh ra các phản lực (force feedback, ví dụ tạo lực tác động như khi đi

xe đạp, đi đường xóc ) tới người sử dụng Những phản lực này sẽ tác động vào tay và các bộ phận khác của cơ thể khiến họ có cảm giác đã tác động vào

đối tượng ảo

Theo TS Lê Huy Hoàng, dưới góc độ kỹ thuật, hệ thống thực tại ảo

Hình 1.7 BOOM

được thể hiện dưới dạng sơ đồ khối như hình 1.8 [6, Tr.24] Theo đó, hệ thống

thực tại ảo gồm 2 phần chính: bộ tác động (Effectors) và bộ giả lập thực tại ảo

(reality simulator):

Bộ tác động (Effectors)

Phần mềm (Software)

Thực tại ảo là một môi trường 3D trên MVT, nó sử dụng một lượng lớn

các thông tin đồ họa, các thông tin này luôn luôn biến đổi Do đó, nó không

thể dùng các phương pháp thông thường để truy cập bộ nhớ đồ họa (vì tốc độ

Cổng vào ra Cổng vào ra Cổng vào ra

Quản lí mô phỏng

Bộ biến đổi tính hiệu

Hình 1.8 Sơ đồ các thành phần của hệ thống thực tại ảo