Vận dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học thực hành môn kỹ thuật số của nghề điện tử công nghiệp tại trường đại học lao động xã hội

Phương pháp dạy học mô phỏng một mặt có thể mô phỏng ñược cấu tạo bên trong và nguyên lý hoạt ñộng của các cơ cấu máy một cách sống ñộng mà người học không thể thấy ñược trong thực tế, ñ

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI

-

Vũ HUY TUấN

Vận dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học thực hành môn Kỹ thuật số của nghề điện tử công nghiệp tại Trường Đại học Lao động Xã hội

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CHUYấN NGÀNH: Lí LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

CHUYấN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT ðIỆN TỬ

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI

-

Vũ HUY TUấN

Vận dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học thực hành môn Kỹ thuật số của nghề điện tử công nghiệp tại Trường Đại học Lao động Xã hội

CHUYấN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT ðIỆN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CHUYấN NGÀNH: Lí LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

Người hướng dẫn khoa học gs.tskh nguyễn minh đường

Hà Nội - Năm 2012

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan những gì ñược 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 ñều ñược trích dẫn từ nguồn gốc cụ thể

Luận văn này cho ñến nay chưa ñược bảo vệ tại bất kỳ một Hội ñồng bảo vệ luận văn Thạc sỹ nào và chưa ñược công bố trên bất kỳ một phương tiện thông tin nào

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi ñã cam ñoan trên ñây

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2012

Tác giả luận văn

Vũ Huy Tuấn

LỜI CẢM ƠN

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

hướng dẫn tận tình của GS.TSKH Nguyễn Minh ðường (Viện Khoa học Giáo

dục Việt Nam) cùng với sự chỉ bảo của các thầy, cô trong Viện Sư Phạm Kỹ Thuật -

ðại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn “Vận dụng phương pháp mô phỏng trong

dạy học thực hành môn Kỹ thuật số của nghề ñiện tử công nghiệp tại Trường ðại học Lao ñộng Xã hội ” ñã cơ bản hoàn thành

hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này

Sư phạm Kỹ thuật, Viện ñào tạo sau ñại học- ðại học Bách Khoa Hà Nội, các thầy trong ban Giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa và tập thể giáo viên khoa ðiện- ðiện tử Trường ðại học Lao ñộng Xã hội- Cơ sở Sơn Tây, ñã tạo mọi ñiều kiện tốt nhất cho tôi nghiên cứu, thực hiện, ñể hoàn thành luận văn ñúng tiến ñộ, cùng tập thể bạn bè ñồng nghiệp ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tham gia ñóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tác giả từ những công việc ñầu tiên và trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tuy ñã rất nỗ lực phấn ñấu, nhưng do thời gian có hạn vì vậy luận văn không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế Tác giả mong nhận ñược những ý kiến ñóng góp, bổ sung của Hội ñồng chấm luận văn tốt nghiệp và bạn ñọc ñể luận văn ñược hoàn thiện hơn

Tôi xin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CAM ðOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ, SƠ ðỒ viii

PHẦN MỞ ðẦU 1

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ ÁP DỤNGPHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC THỰC HÀNH 4

1.1 Tình hình nghiên cứu và áp dụng mô phỏng trong dạy- học 4

1.1.1 Trên thế giới 4

1.1.2 Tại Việt nam 4

1.2 Tổng quan về phương pháp dạy học mô phỏng 6

1.2.1 Mô phỏng (Simulation) 6

1.2.2 Phương pháp dạy học mô phỏng 8

1.2.3 Mô hình (Model) 12

1.2.4 Phương pháp mô phỏng với sự trợ giúp của máy tính (mô phỏng số) 16

1.3 Vận dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học thực hành 19

1.3.1 Dạy học thực hành 19

1.3.2 Cơ sở khoa học của việc vận dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học thực hành 24

1.3.3 Mục ñích vận dụng PPMP số trong dạy học thực hành 26

1.3.4 Quy trình vận dụng 30

1.3.5 Một số yêu cầu trong việc vận dụng 32

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 35

CHƯƠNG II: VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC THỰC HÀNH MÔN KỸ THUẬT SỐ CỦA NGHỀ ðIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TẠI TRƯỜNG ðẠI HỌC LAO ðỘNG XÃ HỘI- CƠ SỞ SƠN TÂY 36

2.1 Khái quát về Trường ðại học Lao ñộng Xã hội - Cơ sở Sơn Tây 36

2.2 Các ñiều kiện ñể dạy học thực hành theo mô phỏng 37

2.2.1 Chương trình ñào tạo nghề ñiện tử công nghiệp hiện hành 37

2.2.2 Chương trình mô ñun kỹ thuật số 37

2.2.3 ðội ngũ giáo viên 40

2.2.4 Trình ñộ học sinh- sinh viên 40

2.2.5 Cơ sở vật chất và phương tiện dạy học 41

2.2.6 Thực tiễn về vận dụng các phương pháp dạy học 42

2.3 Xây dựng bài học mô phỏng số trong dạy học thực hành môn Kỹ thuật số của nghề ñiện tử công nghiệp tại Trường ðại học Lao ñộng - Xã hội- Cơ sở Sơn Tây 44

2.3.1 Nguyên tắc xây dựng 44

2.3.2 Công cụ, phương tiện cần thiết cho xây dựng chương trình mô phỏng 45 2.3.3 Trang bị phần mềm mô phỏng trong dạy học thực hành môn kỹ thuật số .46

2.4 Sử dụng phần mềm Proteus VSM trong dạy học thực hành môn Kỹ thuật số của nghề ñiện tử công nghiệp tại Trường ðại học lao ñộng Xã hội- Cơ sở Sơn Tây 50

2.4.1 Giới thiệu tổng quan 50

2.4.2 Cách mở Proteus trong window 51

2.4.3 Các nút lệnh chính trong ISIS 7 Professional 52

2.5 Xây dựng một số bài giảng môn thực hành Kỹ thuật số theo phương pháp mô phỏng 53

2.5.1 Bài 1: Lắp và khảo sát mạch ñếm thập phân dùng IC 74LS90 54

2.5.2 Bài 2: Lắp và khảo sát mạch giải mã BCD sang Led 7 ñoạn 73

KẾT LUẬN CHƯƠNG II 87

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 89

3.1 Mục ñích, ñối tượng thực nghiệm 89

3.1.1 Mục ñích thực nghiệm 89

3.1.2 ðối tượng thực nghiệm 89

3.2 Nội dung và tiến trình thực nghiệm 90

3.2.1 Nội dung thực nghiệm 90

3.2.2 Chuẩn bị thực nghiệm 90

3.2.3 Tiến trình thực nghiệm 91

3.3 Kết quả thực nghiệm 91

3.4 Lấy ý kiến ñánh giá của GV và SV tham gia thực nghiệm 93

3.5 Lấy ý kiến chuyên gia 94

3.5.1 Mục ñích 94

3.5.2 ðối tượng khảo sát lấy ý kiến 95

3.5.3 Nội dung khảo sát 95

3.5.4 Kết quả khảo sát 95

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 98

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 101

PHỤ LỤC 1 104

PHỤ LỤC 2 109

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN

TT Cụm từ viết tắt Nghĩa ñầy ñủ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Nhận thức của giáo viên về tầm quan trọng của việc ñổi mới PPDH 42

Bảng 2.2 Thực trạng về mức ñộ sử dụng các phương pháp dạy học 43

Bảng 2.3: Bảng chân lý của IC 74LS90 55

Bảng 2.4: Bảng trạng thái bộ ñếm 10 dùng vi mạch 74LS90 56

Bảng 3.1 Kết quả kiểm tra bài 1 của nhóm thực nghiệm và nhóm ñối chứng 92

Bảng 3.2 Kết quả kiểm tra bài 2 của nhóm thực nghiệm và nhóm ñối chứng 92

Bảng 3.3 Ý kiến ñánh giá của 2 GV tham gia thực nghiệm sư phạm 93

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát ý kiến của nhóm thực nghiệm CðN ðTCN A K22 94

Bảng 3.5 Kết quả khảo sát ý kiến chuyên gia về hiệu quả của việc vận dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học thực hành môn kỹ thuật số 96

Bảng 3.6 Kết quả khảo sát ý kiến chuyên gia về tính khả thi của việc vận dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học thực hành môn kỹ thuật số 96

Bảng 3.7 Kết quả khảo sát ý kiến chuyên gia về tính cần thiết của việc vận dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học thực hành môn kỹ thuật số 97

DANH MỤC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ, SƠ ðỒ

Hình 1.1 Quá trình mô phỏng 10

Hình 1.2: Phân loại mô hình theo tính chất của mô hình 13

Hình 1.3: Quá trình mô phỏng số 16

Hình 1.4: Cấu trúc bài dạy thực hành kỹ thuật 23

Hình 1.5: Cấu trúc của phương pháp mô phỏng 30

Hình 2.1: Cách mở Proteus trong window 51

Hình 2.2: Giao diện cơ bản sau khi khởi ñộng Proteus 52

Hình 2.3: Hình dạng và chức năng các chân của IC 74LS90 55

Hình 2.4: Sơ ñồ mạch ñếm thập phân dùng IC 74LS90 57

PHẦN MỞ ðẦU

1 Lý do chọn ñề tài

Chúng ta ñang trong quá trình công nghiệp hoá, hiện ñại hoá ñất nước, ñào tạo một ñội ngũ nhân lực có chất lượng cao ñang trở thành một vấn ñề cấp bách Một trong những yếu tố có tác ñộng quyết ñịnh ñến chất lượng ñào tạo là phương pháp dạy học (PPDH)

Ngày nay, trên thế giới, PPDH truyền thống lấy giáo viên làm trung tâm, nặng về truyền ñạt kiến thức, học sinh học thụ ñộng ñang dần bị thay thế bằng PPDH tích cực lấy học sinh làm trung tâm Cùng với việc phát triển của công nghệ thông tin (CNTT) và ứng dụng CNTT trong dạy học, phương pháp dạy học mô phỏng ñang ngày càng ñược ứng dụng rộng rãi

Phương pháp dạy học mô phỏng một mặt có thể mô phỏng ñược cấu tạo bên trong và nguyên lý hoạt ñộng của các cơ cấu máy một cách sống ñộng mà người học không thể thấy ñược trong thực tế, ñã biến cái phức tạp thành ñơn giản, cái khó hiểu thành dễ hiểu, cái trừu tượng thành cái cụ thể quan sát ñược…; một mặt khác, người học có thể tương tác với mô hình mô phỏng ñể tìm hiểu, phát hiện và lĩnh hội kiến thức, nhờ vậy, phát huy ñược tính tích cực, chủ ñộng của học sinh và nâng cao ñược chất lượng dạy học Ngoài ra, ứng dụng CNMP trên máy tính vào việc dạy học sẽ giảm ñược ñáng kể về kinh phí và thời gian ñào tạo, khắc phục ñược tình trạng thiếu ñồ dùng, thiết bị học tập, nhất là những thiết bị ñắt tiền khó mua

Ở nước ta, ðảng và nhà nước cũng ñang rất quan tâm ñến việc ñổi mới phương pháp dạy học Nghị quyết ðại hội ñại biểu toàn quốc lần thứ IX ñã nêu rõ:

“ðổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy học, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp dạy học tiên tiến và phương tiện hiện ñại vào quá trình dạy học …” ñể người học khi ra trường có ñủ khả năng và trình ñộ tiếp cận với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, không chỉ làm việc cho hiện tại mà phải sẵn sàng làm chủ tương lai

Trường ðại học Lao ñộng Xã hội- Cơ sở Sơn Tây cũng ñang tích cực thực hiện chủ trương ñổi mới phương pháp dạy học, tổ chức hội giảng cấp khoa, cấp

trường về ựổi mới phương pháp dạy học, tổ chức thi và chọn giáo viên giỏi ựi thi các cấp Tuy nhiên, ựang gặp nhiều khó khăn trong việc thực hiện, việc ứng dụng CNMP vào dạy học tại trường đại học Lao ựộng - Xã hội- Cơ sở Sơn Tây còn rất hạn chế Khả năng ứng dụng công nghệ thông tin ựể xây dựng bài giảng tại các khoa chuyên môn thuộc khối kỹ thuật còn yếu Với những lý do trên, tác giả ựã lựa

chọn ựề tài ỘVận dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học thực hành môn Kỹ

thuật số của nghề ựiện tử công nghiệp tại Trường đại học Lao ựộng Xã hộiỢ làm

ựề tài luận văn thạc sĩ cho mình

2 Mục ựắch nghiên cứu

Vận dụng PPMP vào quá trình dạy học, xây dựng một số bài giảng thực hành môn kỹ thuật số bằng phương pháp mô phỏng trên máy tắnh nhằm nâng cao chất lượng dạy và học của nghề điện tử công nghiệp tại Trường đại học Lao ựộng Xã hội- Cơ sở Sơn Tây

3 Khách thể và ựối tượng nghiên cứu

3.1 Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học thực hành môn Kỹ thuật số

của nghề ựiện tử công nghiệp tại Trường đại học Lao ựộng Xã hội- Cơ sở Sơn Tây

3.2 đối tượng nghiên cứu: Phương pháp dạy học mô phỏng ựối với việc

dạy học thực hành môn Kỹ thuật số của nghề ựiện tử công nghiệp tại Trường đại học Lao ựộng Xã hội Ờ Cơ sở Sơn Tây

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của PPMP

- đánh giá thực trạng dạy học thực hành môn kỹ thuật số của nghề điện tử công nghiệp tại trường đại học Lao ựộng Xã hội- Cơ sở Sơn Tây

- Xây dựng 2 bài giảng thực hành trong chương trình môn kỹ thuật số của nghề điện tử công nghiệp tại Trường đại học Lao ựộng Xã hội- Cơ sở Sơn Tây có vận dụng PPMP

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ựể kiểm tra tắnh ựúng ựắn của giả thuyết khoa học ựề ra

5 Giả thuyết khoa học

Hiện nay, ở ðại học Lao ñộng Xã hội- Cơ sở Sơn Tây ñang dạy học thực hành môn kỹ thuật số của nghề ðiện tử công nghiệp theo phương pháp truyền thống nên chất lượng dạy học chưa ñáp ứng ñược yêu cầu

Nếu vận dụng phương pháp mô phỏng một cách khoa học, hợp lý trong dạy học sẽ kích thích ñược hứng thú học tập, phát triển khả năng tư duy sáng tạo của người học, góp phần rút ngắn thời gian ñào tạo, giảm thiểu kinh phí và nâng cao ñược chất lượng dạy và học

6 Phạm vi nghiên cứu

Vận dụng lý thuyết mô phỏng vào việc xây dựng và dạy học thực nghiệm 2 bài cho môn kỹ thuật số thuộc chuyên ngành ñiện tử công nghiệp

7 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình tiến hành luận văn, một số phương pháp nghiên cứu sau ñây

ñược tác giả sử dụng:

*Phương pháp nghiên cứu lý luận: ðọc và tham khảo sách báo, tạp chí, các phương tiện truyền thông … về lý thuyết mô phỏng, các công trình nghiên cứu có liên quan ñể xác ñịnh mục ñích, nhiệm vụ của ñề tài

*Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

- ðiều tra bằng phiếu hỏi ñể thăm dò ý kiến chuyên gia, ñồng nghiệp và học sinh, sinh viên trên cơ sở ñó tổng hợp, rút ra kết luận

- Phương pháp chuyên gia: trưng cầu ý kiến của các chuyên gia phương pháp, trao ñổi trực tiếp với GV và SV trường ðại học Lao ñộng Xã hội- Cơ sở Sơn

Tây ñể kiểm tra tính ñúng ñắn giả thuyết ñề tài

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

*Phương pháp bổ trợ bằng toán thống kê: Xử lý theo phương pháp thống kê toán học ñể ñánh giá ñịnh lượng kết quả thực nghiệm

CHƯƠNG I

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ ÁP DỤNG

PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC THỰC HÀNH

1.1 Tình hình nghiên cứu và áp dụng mô phỏng trong dạy- học

1.1.1 Trên thế giới

Mô phỏng ñã xuất hiện từ rất sớm trong xã hội loài người dưới nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách vận dụng khác nhau Một số các nhà nghiên cứu và ứng dụng CNMP có thể ñược kể ñến như:

Năm 1899, Lord Rayleigh [36] bắt ñầu nghiên cứu về mô phỏng và thông qua CNMP ñã dễ dàng chứng minh ñược bước ngẫu nhiên một chiều có thể cung cấp lời giải xấp xỉ cho phương trình vi phân

Năm 1931, A.N.Kolmogorov [42] ñã sử dụng PPMP ñể chứng minh mối liên

hệ giữa PP thống kê Markov và phương trình vi phân trong tích phân xác ñịnh

CNMP Monte Carlo ñược ứng dụng trong nhiều ngành khoa học, kỹ thuật khác nhau như: toán học với phép tích phân, xác ñịnh thể tích trong không gian Vật

lý với việc xác ñịnh trọng tâm, MP xác ñịnh thời gian cân bằng nhiệt khi các vật khác nhau tiếp xúc với nhau Hóa học, MP phản ứng hóa học của các chất khi chúng tiếp xúc với nhau ðịa chất, MP quá trình chấn ñộng cả các lớp vật chất khi xảy ra ñộng ñất, quá trình hoạt ñộng của núi lửa…

Việc nghiên cứu về MP và ứng dụng CNMP trong các ngành kinh tế xã hội

ñã ñược nhiều nước trên thế giới sử dụng MP chính thức ñược ñưa ra thảo luận và ñánh giá lần ñầu tiên vào tháng 8 năm 1978 tại viện khoa học Weizmann Rehovot của Israel [36]

Ngày nay CNMP ñã ñược ứng dụng trong hầu hết các ngành kinh tế xã hội, trong giáo dục, y tế, trong phòng thí nghiệm…Các nghiên cứu, ñánh giá của các nhà khoa học sử dụng MP với các mức ñộ khác nhau, ñiều kiện khác nhau nhằm ñi ñến nhận xét, kết luận

1.1.2 Tại Việt nam

Trong những năm qua với sự hội nhập và phát triển toàn diện của ñất nước ta,

nghiên cứu và áp dụng các ứng dụng công nghệ thông tin ngày càng phổ biến và có hiệu quả cao đã có nhiều công trình của các tác giả nghiên cứu vê MP và ứng dụng của MP như:

- Trong lĩnh vực năng lượng: năm 1984 tác giả Phan Ngọc Bắch ựã mô hình

hóa và MP quá trình biến ựổi ựiện cơ

- Trong lĩnh vực giáo dục: năm 1996, tác giả Trịnh Hải Yến ựã sử dụng các

mô hình tĩnh ựể MP các hiện tượng vật lý trong quá trình dạy học môn vật lý

Năm 2001,Viện vật lý - đại học Bách khoa Hà nội ựã xây dựng phòng thắ nghiệm vật lý ảo với 12 bài thắ nghiệm dựa trên cơ sở phần mềm 3D Studio Max Nội dung của phần mềm này bao gồm hệ thống các bài thắ nghiệm vật lý ảo như: Xác ựịnh hệ số nhớt của chất lỏng, quan sát sự chuyển pha của chất rắn, thắ nghiệm khảo sát cặp nhiệt ựiện, thắ nghiệm thuyết minh con quay Cardant, thắ nghiệm chứng minh ảo về mô hình nguyên tử BorẦ Với một thiết kế hoàn chỉnh, quá trình

xủ lý khoa học và trung thực hình ảnh của dụng cụ, trang thiết bịẦ, thao tác trong thắ nghiệm ựược mô phỏng khá giống thật, ựã tạo nên một môi trường thắ nghiệm giống như thật thể hiện trên màn hình máy tắnh điều này giúp người học thực hiện ựược thắ nghiệm mọi lúc, mọi nơi, nâng cao hiểu biết và làm quen với các bài thắ nghiệm thực Bên cạnh ựó phòng vật lý ựại cương ảo này có thể thực hiện các thắ nghiệm mà trong thực tế khó tiến hành ựược như TN về sự chuyển pha của chất rắn Tuy vậy nghiên cứu này chưa ựề 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 Trong tài liệu kèm theo, các tác giả không ựề cập tới TN, TH ảo mà chỉ cho rằng Ộ Kỹ thuật không gian ảo là

sự kết hợp của kỹ thuật mô phỏng quá trình thực và kỹ thuật xử lý ảnh 3DỢ

Công trình thắ nghiệm ảo và các thắ nghiệm hóa học do PGS.TS Nguyễn đức Chuy khoa Hóa học, trường đHSP Hà Nội và các cộng sự xây dựng

Công trình Ộnghiên cứu khoa học và phát triển Công nghệ thông tin và truyền thôngỢ, ựề tài khoa học cấp nhà nước KC Ờ 01 Ờ 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 thành công

phần mềm gồm 20 thí nghiệm ảo phục vụ cho dạy học các môn vật lý 8,9; Hóa học 9; sinh học 8,9

Luận án Tiến sỹ “Thí nghiệm thực hành ảo - ứng dụng trong dạy học kỹ thuật công nghiệp lớp 12 trung học phổ thông” mã số: 5.07.02 của tác giả Lê Huy Hoàng – ðại học Sư phạm Hà Nội

Năm 2001, trong luận án tiến sĩ của mình, tác giả Lê Thanh Nhu ñã dùng PPMP hoạt hình dựa trên cơ sở phần mềm Powerpoint ñể MP các bài học kỹ thuật công nghiệp ở các trường phổ thông

Tuy nhiên các công trình trên ñều tập trung ñi sâu vào lĩnh vực thí nghiệm, thực hành ảo của bậc trung học phổ thông mà chưa ñề cập ñến việc dạy học thực hành của hệ ñào tạo cao hơn Từ những vấn ñề còn tồn tại trên, luận văn này ñược thực hiện với mục tiêu khái quát hóa về mặt cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng mô phỏng trong dạy học nói chung, trong dạy học thực hành hệ ñào tạo CðN nói riêng Trên cơ sở ñó, xây dựng thử nghiệm một số bài mô phỏng

Có nhiều quan ñiểm xung quanh khái niệm mô phỏng:

Theo Từ ñiển tiếng Việt [27], mô phỏng là phỏng theo

Nancy Roberts và ñồng nghiệp (Mỹ) giải thích: mô phỏng có nghĩa là bắt chước [38] ðặc tính của mô phỏng là bắt chước một cái gì ñó

Theo Robert E Stephenson (Mỹ), mô phỏng là nghiên cứu trạng thái mô hình ñể qua ñó hiểu ñược hệ thống thực [41] Ông cho rằng: các nhà kỹ thuật thường giải quyết các vấn ñề bằng trực giác và nhiều vấn ñề ñã ñược giải quyết

bằng cách này, tuy nhiên trong thực tế họ gặp phải nhiều vấn ựề khó khăn phức tạp (thời gian, kinh tế và sự nguy hiểm) mà chỉ có thể sử dụng phương pháp mô phỏng (PPMP) mới có thể giải quyết ựược Việc MP bắt ựầu bằng việc tạo ra một MH bằng trắ tưởng tượng (có suy nghĩ) của con người về những yếu tố có liên quan ựến

hệ thống thực đôi khi người ta nhận thấy rằng, giữa mô hình nhận ựược và thực tế

có mâu thuẫn, song việc khảo sát ựược bổ sung và tiếp tục cho ựến khi thỏa mãn yêu cầu mà giả thuyết ựề ra

Christophe Mercier (Pháp) cho rằng, mô phỏng là tiến hành thắ nghiệm trên

mô hình đó là quá trình nghiên cứu ựược tiến hành trên vật nhân tạo mô phỏng hiện tượng mà người nghiên cứu cần ựể quan sát và làm thực nghiệm, từ ựó rút ra kết luận tương tự vật thực [37]

Robert L Woods và Kent L Lawrence (Mỹ) nhấn mạnh việc MP bằng các

MH ựộng (trạng thái của hệ thống thay ựổi theo thời gian) [40]

Một số các nhà khoa học khác thông qua mô hình ựể nghiên cứu trạng thái bên trong của ựối tượng nghiên cứu

Từ những quan ựiểm trên có thể ựưa ra một cách tổng quát (hiểu theo nghĩa thuật ngữ) mô phỏng là: thực nghiệm quan sát ựược và ựiều khiển ựược trên mô hình của ựối tượng khảo sát

Mô phỏng tạo thuận lợi cho người sử dụng về các mặt:

+ Nhận thức: Trực quan hóa, dễ tiếp cận và ựo lường, lặp lại ựược nhiều lần theo ý muốn, gợi mở tiên ựoán, sáng tạo và thử nghiệm

+ Công nghệ (về thiết bị, phương pháp cũng như kỹ năng): Khả thi, an toàn, hiệu quả kinh tế, tiến kiệm thời gian, luyện kỹ năng trước khi tiếp xúc với thực tế

Có thể nói, mô phỏng là một trong những phương pháp nghiên cứu khoa học ựang ựược áp dụng rộng rãi Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, hiệu quả của phương pháp nghiên cứu này càng ựược nâng cao

Mô phỏng giúp nghiên cứu hệ thống một cách chủ ựộng, giải quyết những khó khăn khi tiến hành nghiên cứu với mô hình thực (những ựối tượng, hệ thống khó hoặc không thể trực tiếp nghiên cứu ựược do những nguyên nhân khác nhau

như tính kinh tế, ñiều kiện khách quan, tính nguy hiểm, thời gian diễn biến quá ngắn hoặc quá dài … )

1.2.2 Phương pháp dạy học mô phỏng

1.2.2.1 Khái niệm

- Phương pháp (way of doing something) có thể hiểu là con ñường, là cách

thức ñể giải quyết một công việc, một nội dung, một vấn ñề cụ thể nhằm ñạt ñược mục ñích ñã ñề ra Nói chung ñây là một khái niệm rất trừu tượng vì nó không mô

tả những trạng thái, những tồn tại tĩnh trong thế giới hiện thực, mà nó chủ yếu mô ta phương hướng vận ñộng của một quy trình nhận thức và hoạt ñộng thực tiễn của con người Trong bình diện rộng thì khái niệm phương pháp ñược hiểu là phương pháp luận, ví dụ phương pháp biện chứng, phương pháp siêu hình … nó bao trùm lên toàn bộ các khoa học, tiếp ñó là những phương pháp cụ thể hơn như phương pháp lịch sử, phương pháp cấu trúc, phương pháp phức hợp … Rồi ñến các phương pháp cụ thể nữa, như các phương pháp mô phỏng, phương pháp toán học, phương pháp thực nghiệm, áp dụng cho một nhóm khoa học và các phương pháp ñặc thù cho mỗi khoa học cụ thể

- Phương pháp dạy học:

Có nhiều ñịnh nghĩa khác nhau về phương pháp dạy học:

Theo quan ñiểm của Iu.K.Babanski [35] thì phương pháp dạy học là cách thức tương tác giữa thầy và trò nhằm giải quyết các nhiệm vụ giáo dưỡng, giáo dục

và phát triển quá trình dạy học

Theo tác giả I.Ia.Lecne (Lecne.I.Ia Craepxki B.B - Cơ sở lý luận của nội dung học vấn phổ thông) [39] thì phương pháp dạy học là một hệ thống những hành ñộng có mục ñích của giáo viên nhằm tổ chức các hoạt ñộng nhận thức và thực hành của học sinh, ñảm bảo học sinh lĩnh hội học vấn

Theo I.D.Dverev thì phương pháp dạy học là cách thức hoạt ñộng tương hỗ giữa thầy và trò nhằm ñạt ñược mục ñích dạy học Hoạt ñộng này ñược sử dụng trong các nguồn nhận thức, các thủ thuật logic, các dạng hoạt ñộng ñộc lập của học sinh và cách thức ñiều khiển quá trình của thầy giáo

Ngoài ra còn có nhiều ñịnh nghĩa khác có thể tóm tắt trong ba dạng cơ bản sau ñây:

+ Theo quan ñiểm ñiều khiển học, phương pháp dạy học là cách thức tổ chức của người dạy ñể hướng dẫn, ñiều khiển hoạt ñộng của học sinh trong quá trình tìm hiểu, khám phá và lĩnh hội kiến thức, hình thành kỹ năng

+ Theo quan ñiểm logic, phương pháp dạy học là những thủ thuật logic ñược

sử dụng ñể giúp học sinh nắm kiến thức, kỹ năng một cách chính xác

+ Theo bản chất của nội dung, phương pháp là sự vận ñộng của nội dung dạy học

* Phương pháp dạy học có các ñặc trưng sau:

+ Nó phản ánh sự vận ñộng của quá trình nhận thức của học sinh nhằm ñạt ñược mụa ñích ñặt ra

+ Phản ánh sự vận ñộng của nội dung ñã ñược nhà trường quy ñịnh

+ Phản ánh cách thức trao ñổi thông tin giữa thầy và trò

+ Phản ánh cách thức ñiều khiển hoạt ñộng nhận thức và kiểm tra ñánh giá kết quả hoạt ñộng

Phương pháp bao giờ cũng ñược xây dựng trên cơ sở của những ñối tượng cụ thể, từ ñó nhằm ñạt ñược những mục ñích nhất ñịnh hay nói cách khác với từng ñối tượng khác nhau ta có những phương pháp khác nhau

Trong dạy học có thể có những phương pháp có thể áp dụng cho nhiều ñối tượng (ñược gọi là phương pháp chung) nhưng không có phương pháp nào là vạn năng có thể áp dụng cho mọi ñối tượng Theo sprinnza [25, tr.15] thì: “Phương pháp hữu hiệu là phương pháp vạch ra cho người ta thấy phải ñịnh hướng trí tuệ như thế nào cho phù hợp với chuẩn mực của một tư tưởng chân thực cho trước” Việc lựa chọn và áp dụng phương pháp dạy học nhằm ñạt ñược hiệu quả trong giảng dạy luôn ñòi hỏi người giáo viên phải dày công nghiên cứu trên những cơ sở khoa học cũng như những phân tích cụ thể của bài học, ñối tượng tiếp thu, ñiều kiện cơ sở vật chất (ñiều kiện chủ quan và ñiều kiện khách quan của quá trình dạy học)

- Phương pháp mô phỏng trong dạy học: Là phương pháp nhận thức thế giới

thực thông qua nghiên cứu mô hình của ñối tượng mà ta quan tâm, ñây là phương

pháp dạy học có hiệu quả cao về nhiều mặt, như trực quan, sinh ñộng, gây hứng thú học tập và nghiên cứu, phát huy tư duy sáng tạo

Mô phỏng trong dạy học là quá trình dạy học có thực nghiệm quan sát ñược

và ñiều khiển ñược trên mô hình, vì thế phương pháp mô phỏng cũng có tên gọi tương ứng theo mô hình ñược sử dụng như: Mô phỏng hình học, mô phỏng tương

tự, mô phỏng số… Cùng một ñối tượng, tùy thuộc vào mục ñích và ñiều kiện khảo sát, có thể mô hình hóa dưới những dạng khác nhau, vì thế có thể có nhiều cách mô phỏng khác nhau tương ứng

1.2.2.2 Cấu trúc của phương pháp mô phỏng

Cấu trúc của phương pháp mô phỏng

Hình 1.1 Quá trình mô phỏng

* Quá trình mô phỏng tiến hành theo ba bước:

Bước 1: Mô hình hóa: Từ mục ñích nghiên cứu, cần xác ñịnh, lựa chọn một

số tính chất và mối quan hệ chính của ñối tượng nghiên cứu ñồng thời loại bỏ những tính chất và mối quan hệ thứ yếu ñể xây dựng mô hình

Bằng quan sát thực nghiệm người ta xác ñịnh ñược một tập hợp những tính chất của ñối tượng nghiên cứu Thông thường, do kết quả của sự tương tự người ta

ñi ñến hình dung sơ bộ về sự vật, hiện tượng cần nghiên cứu, tức là ñi ñến một mô hình sơ bộ, chưa ñầy ñủ Trong giai ñoạn này trí tưởng tượng và trực giác giữ vai trò quan trọng, nhờ ñó người ta mơi loại bỏ ñược những tính chất và mối quan hệ thứ yếu của ñối tượng nghiên cứu, thay nó bằng mô hình chỉ mang tính chất và những mối quan hệ chính mà ta phải quan tâm Mô hình lúc ban ñầu mới có trong

óc người nghiên cứu Nó trở thành mẫu dựa vào ñó nhà nghiên cứu xây dựng những

mô hình thật (nếu nhà nghiên cứu dùng phương pháp mô hình vật thật) Trong

ðối tượng

(2)

trường hợp mô hình lý tưởng thì người ta ñem ñối chiếu trong óc mô hình với những vật, những hiện tượng mà người ta ñã quen biết

Bước 2: Nghiên cứu mô hình (tính toán thực nghiệm …) ñể rút ra những hệ

quả lý thuyết, kết luận về ñối tượng nghiên cứu

Sau khi mô hình ñược xây dựng, cần áp dụng những phương pháp lý thuyết hoặc thực nghiệm khác nhau từ tư duy trên mô hình và thu ñược kết quả, những thông tin mới ðối với các mô hình vật chất thì người ta làm thí nghiệm thực trên mô hình Còn ñối với các mô hình lý tưởng thì tiến hành thao tác trên mô hình trong óc, tức là áp dụng những phép tính hay những phép phân tích logic trên các ký hiệu Người ta coi công việc này như là một thí nghiệm ñặc biệt gọi là thí nghiệm tưởng tượng (ảo) Thí nghiệm tưởng tượng tuy không có thật nhưng có thể thực hiện ñược và có vai trò rất lớn trong khoa học Những thí nghiệm ñó ñược sáng tạo ñể giải thích những vấn ñề ñặc biệt quan trọng, bất kể là trong thí nghiệm ñó có thể thực hiện ñược về nguyên tắc, mặc

dù kỹ thuật thực nghiệm của nó có thể rất phức tạp

Trong phương pháp mô hình khái niệm người ta ñã biết trước ñược hành vi của mô hình trong những ñiều kiện xác ñịnh ðiều người ta muốn biết thêm là hệ quả của những hành vi ñó như thế nào

Bước 3: ðối chiếu kết quả thu ñược trên mô hình với kết quả thực tiễn ñồng

thời xét tính hợp thức của mô hình Trong trường hợp kết quả không phù hợp với thực tiễn phải chọn lại mô hình

Nếu bản thân mô hình là một phần tử cấu tạo của nhận thức thì cần phải kiểm tra

sự ñúng ñắn của nó bằng cách ñối chiếu kết quả thu ñược từ mô hình với những kết quả thu ñược trực tiếp từ mô hình gốc Nếu sai lệch thì phải ñiều chỉnh ngay chính mô hình,

có trường hợp phải bỏ hẳn mô hình ñó và thay bằng một mô hình khác

Nếu bản thân mô hình không phải là ñối tượng của nhận thức mà chỉ là phương tiện ñể nghiên cứu thì việc xử lý kết quả, hợp thức mô hình là phải phân tích những kết quả trên mô hình thành những thông tin thực về ñối tượng nghiên cứu (ví dụ như mô hình kỹ thuật, mô hình toán học …) nếu những thông tin ấy không phù hợp thì cũng phải chỉnh lý lại mô hình

Trong nhiều trường hợp mô hình chỉ phản ánh ñược một hay một số mặt của ñối tượng nghiên cứu, còn nhiều mặt khác thì không phản ánh ñược, thậm chí phản ánh sai lệch

Những mô hình ñã ñược kiểm nghiệm trong thực tế là những mô hình thích hợp và dùng ñể phản ánh một số mặt của thực tế khách quan Nó có thể thay ñổi, hoàn chỉnh thêm hoặc bị bác bỏ khi người ta có thêm thông tin chính xác hơn về ñối tượng gốc (nguyên hình)

ðể việc mô hình hoá ñược hiệu quả cao, ngoài yêu cầu về tính ñơn giản và trực quan của mô hình, cần phải chú ý ñến tính hợp thức của mô hình so với nguyên hình: có thể chuyển các kết quả nhận ñược khi nghiên cứu mô hình sang ñối tượng nghên cứu

Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn tác giả tiến hành ñi nghiên cứu và xây dựng hệ thống mô phỏng số (mô phỏng thông qua sự trợ giúp của phần mềm và máy vi tính)

1.2.3 Mô hình (Model)

1.2.3.1 Khái niệm

Mô hình là một thuật ngữ ñược dùng rộng rãi trong nhiều nghành khoa học Thông thường, mô hình ñược coi như là cái mẫu mà các ñối tượng cần nghiên cứu tương ứng ít nhiều với nó, nhưng không hoàn toàn ñồng nhất với nó [34] Một mô hình chỉ phản ánh một số tính chất của ñối tượng, nhiều khi cùng một ñối tượng phải dùng nhiều mô hình mới giải thích ñược

Theo từ ñiển tiếng việt [27], mô hình là vật cùng hình dạng nhưng ñược thu nhỏ, mô phỏng cấu tạo và hoạt ñộng của một vật khác ñể trình bày và nghiên cứu

A.B Lotov coi mô hình là một ñối tượng bổ trợ ñể nghiên cứu gián tiếp một ñối tượng khác

ðầy ñủ hơn “Mô hình là một thể hiện bằng thực thể (substance) hay bằng khái niệm một số thuộc tính và quan hệ ñặc trưng của một ñối tượng nào ñó (gọi là nguyên hình- prototype) nhằm mục ñích nhận thức: dùng làm ñối tượng quan sát thay cho nguyên hình hoặc dùng làm ñối tượng nghiên cứu thực nghiệm hay suy diễn) về nguyên hình” (24,Tr.24)

Việc chọn những thuộc tính nào và quan hệ nào của ñối tượng là ñặc trưng tuỳ thuộc vào người nghiên cứu ñòi hỏi ở họ một suy nghĩ ñúng ñắn, sáng tạo Ian Stewart nhận ñịnh [28]: “Thiết lập mô hình là một nghệ thuật hơn là một khoa học

Nó yêu cầu kinh nghiệm, thiên hướng và suy nghĩ không khuôn sáo”

Lý thuyết mô hình có nhiệm vụ xác ñịnh

+ Mô hình thoả mãn các ñiều kiện cho trước của bài toán về nguyên hình- “tư cách ñại diện” hay tính hợp thức (validity) của mô hình

+ Các phép biến ñổi kết quả từ MH thành kết quả tương ứng về nguyên hình Hiện chưa có một lý thuyết tổng quát về mô hình nói chung, mà chỉ có những

lý thuyết ñược xây dựng cho từng loại mô hình việc phân loại mô hình sẽ dựa trên các cơ sở lý thuyết này

MH tương

tự

MH ñồng dạng

MH

trích

mẫu

MH cấu trúc

MH ñộng hình học

MH ñồng lực học

MH

hình

học

- Mô hình thực thể (Substantial model)

hệ thống ñó phản ánh những thuộc tính bản chất của ñối tượng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hình sẽ cung cấp cho ta những thông tin mới về ñối tượng Ví dụ như mô hình thang máy mô hình dao ñộng… Nói chung các mô hình này ñược dùng trong quá trình thực nghiệm

Dựa trên tiêu chuẩn cùng chất, giống nhau về chất, khác nhau về chất giữa nguyên hình và mô hình, mô hình thực thể ñược chia ra làm ba loại: mô hình trích mẫu, mô hình ñồng dạng và mô hình tương tự

- Mô hình khái niệm (Conceptual)

Mô hình khái niệm là hệ thống những ký hiệu dùng với tư cách là mô hình: hình vẽ, sơ ñồ, ñồ thị, chữ cái, các công thức, phương trình toán học Mô hình khái niệm khác với mô hình thực thể ở chỗ ñây là các mô hình có tính chất hình thức, trừu tượng Trong các ngành khoa học kỹ thuật, ñiển hình của loại mô hình này là

mô hình toán học Mô hình toán học dùng ngôn ngữ toán học ñể mô tả ñối tượng Việc nghiên cứu các mô hình toán học thường dựa trên cơ sở vận dụng các lý thuyết toán học hiện ñại kết hợp công nghệ thông tin

Phân loại mô hình toán học: Mô hình hệ thức và mô hình cấu trúc

Trong thực tế thường gặp những mô hình là kết hợp của các loại mô hình trên, ví dụ như mô hình lược tả

*Mô hình lược tả: Là mô hình biểu diễn bằng hình học trực quan của những

thuộc tính hay quan hệ nào ñó (hình học hoặc phi hình học) của ñối tượng ñược xét Các lược ñồ cấu trúc của một hệ thống, lưu ñồ lập trình cho máy tính, lưu ñồ vận hành của một thiết bị, biểu ñồ tiến ñộ của một quá trình… là những ví dụ thường gặp của mô hình này Mô hình lược tả ngoài lợi ích về quan sát, trong nhiều trường hợp giúp ích cho việc nghiên cứu phương án quy hoạch, phân bổ hợp lý… trên nguyên hình

Theo G.Gordon, mô hình ñược phân loại trước hết thành mô hình vật lý và

mô hình toán học Mô hình vật lý dựa trên sự tương tự giữa những hệ thống cơ và ñiện hoặc hệ thống ñiện và thuỷ lực hay khí nén Mô hình toán học thì sử dụng

những kí hiệu và phương trình toán học ñể biểu thị một hệ thống, các tính chất của

hệ thống ñược biểu diễn bằng các biến và hoạt ñộng của hệ thống ñược biểu diễn bằng các hàm toán học gắn kết các biến

Ở cấp thứ 2 mô hình ñược phân thành mô hình tĩnh và mô hình ñộng Mô hình tĩnh chỉ cho những giá trị của hệ thống khi cân bằng, còn mô hình ñộng có thể cho những giá trị của hệ thống thay ñối theo thời gian qua hoạt ñộng của mô hình

Trong mô hình toán, cấp thứ 3 trong phân loại mô hình ñược phân biệt theo cách biểu diễn mô hình, ñó là các biến ñại diện cho ñặc ñiểm của hệ thống, ta có mô

hình tương tự và mô hình số

1.2.3.3 Tính chất và ñặc trưng của mô hình

*Tính giống với “vật gốc” theo một nghĩa nào ñó: Một hệ thống chỉ có thể

ñược coi là mô hình của vật gốc khi có thể chuyển ñược những kết quả nghiên cứu trên mô hình sang vật gốc Nghĩa là có sự tương tự giữa mô hình và vật gốc

*Tính lý tưởng: Tính lý tưởng của mô hình khác với tính ñơn giản ở chỗ khi

mô hình hoá người ta không thể xây dựng ñược các tính chất giống hệt với nguyên hình, ví dụ như từ trường của dòng ñiện hay sóng của các loại ánh sáng…Việc ñơn giản hoá mô hình lại là một hoạt ñộng có chủ ý của người xây dựng mô hình nhằm làm cho việc nghiên cứu ñược thuận lợi hơn Như vậy mô hình nào cũng có tính chất lý tưởng ít hay nhiều Nói cách khác không có mô hình nào giống hệt thực tiễn bởi nếu như vậy thì nó không còn tính cách là vật ñại diện, thay thế nữa…

Tính chất lý tưởng của mô hình càng cao thì mô hình càng khái quát và càng giúp

ta nhận thức ñược những nét chung nhất của hiện tượng và bao trùm ñược một số càng lớn hiện tượng Nhưng càng khái quát, càng có tính lý tưởng cao thì khi sử dụng mô hình

ñể nghiên cứu thực thể càng gặp nhiều khó khăn vì mô hình càng rời xa thực tế

*Tính chủ quan: Mỗi khi tạo ra một mô hình ñể nghiên cứu, người nghiên

cứu cần phải có sẵn sự hình dung trong óc về ñối tượng cần nghiên cứu của họ theo những quan ñiểm riêng của mình Trên thực tế mỗi người nhìn nhận một vấn ñề trên những khía cạnh, những góc ñộ khác nhau, do vậy sự quyết ñịnh tính chất và mối quan hệ cơ bản của ñối tượng có khác nhau ðiều này dẫn ñến cùng một ñối tượng

nghiên cứu mỗi người xây dựng cho mình một mô hình khác nhau, ñó là tính chủ quan của mô hình

1.2.4 Phương pháp mô phỏng với sự trợ giúp của máy tính (mô phỏng số)

1.2.4.1 Khái niệm

Bản chất của phương pháp mô phỏng là xây dựng một mô hình số (mô hình thể hiện bằng chương trình máy tính) ñại diện cho ñối tượng cần nghiên cứu (nguyên hình), sau ñó người ta tiến hành các thực nghiệm trên mô hình, kết quả nhận ñược trên mô hình cần hợp thức với nguyên hình

1.2.4.2 Phân loại

* Phương pháp mô phỏng liên tục: tín hiệu vào là liên tục và việc mô phỏng trước ñây thường thực hiện trên máy tính tương tự thì hiện nay việc mô phỏng này ñược thực hiện trên máy tính số Mô hình toán học ñược biểu diễn bằng phương trình vi tích phân, phương trình toán học hoặc mô tả thông qua các hoạt hình có lập trình

* Phương pháp mô phỏng rời rạc: các biến liên tục ñược rời rạc hoá, nhận các giá trị gián ñoạn theo thời gian Mô hình ñược biểu diễn bằng phương trình sai phân

1

2

3

4

Những bước chính của quá trình mô phỏng số bao gồm:

(1) Từ mục ñích nghiên cứu ta thu thập các thông tin, dữ liệu cần thiết của ñối tượng và các yếu tố tác ñộng (môi trường), trên cơ sở ñó xây dựng mô hình nguyên lý (phản ánh bản chất của ñối tượng nghiên cứu)

(2) Xây dựng mô hình máy tính: tiến hành lập trình ñể xây dựng mô hình trên máy tính (là những chương trình chạy trên máy tính) Các chương trình này ñược

(3) Lập kế hoạch thực nghiệm (số lần thử nghiệm, thời gian mô phỏng), hiệu chỉnh kế hoạch thực nghiệm ñể ñảm bảo ñộ chính xác theo yêu cầu Thử nghiệm mô phỏng: cho chương trình chạy ñể lấy kết quả Kết quả có thể ñược biểu diễn dưới dạng số liệu hoặc ñồ thị Cần lưu ý rằng kết quả sẽ mang tính “ ñánh giá” chính xác nếu bước tính tăng lên ñủ lớn

(4) Sau khi cài ñặt chương trình, chạy thử xem mô hình có phản ánh ñúng các ñặc tính của ñối tượng không Nếu cần, phải sửa chữa lại các lỗi lập trình sau khi chạy thử, nếu mô hình trên máy tính không ñạt cần phải xây dựng lại mô hình nguyên lý

ðể tiện lợi cho việc chế tạo và sử dụng mô hình, người ta ñã phát triển nhiều phần mềm chế tạo mô phỏng chuyên dụng gồm nhiều khối chuẩn Ví dụ trong ñiều khiển học người ta thường sử dụng chương trình Matlab Simulink ñể mô phỏng, người sử dụng chỉ việc chọn các khối có sẵn, thay ñổi tham số trong ñó và dùng các kết nối khối, cho mô hình chạy trong thời gian cần thiết và nhận ñược kết quả ở dạng ñồ thị, ma trận….Trong việc tạo các phim hoạt hình mô phỏng cũng có nhiều phần mềm chuyên dụng như 3D Studio, Media Studio Pro của Ulead…

Ưu ñiểm của các ngôn ngữ mô phỏng là: thời gian xây dựng chương trình ngắn, dễ

bổ sung và sửa chữa sai sót, các kết quả ñược sử lý tốt, thuận tiện cho việc sử dụng

1.2.4.4 Ưu nhược ñiểm

a) Ưu ñiểm: PPMP giúp cho ta hiểu rõ ñối tượng nghiên cứu Mô hình là vật

ñại diện, trên ñó ta sẽ tác ñộng những thao tác logic và thực nghiệm Rất nhiều hiện tượng và quá trình ñược giải thích rõ ràng thông qua mô hình Ví dụ như mô hình khí lý tưởng giải thích các ñịnh luật thực nghiệm về chất khí

Sự giải thích bằng mô hình là một hình thức cổ xưa nhất trong khoa học Người ta coi những quy luật chi phối mô hình cũng là những ñịnh luật chính của ñối tượng nghiên cứu Ngày nay khi khoa học ñã ñi sâu vào thế giới vi mô, không trực tiếp quan sát ñược, thì chức năng giải thích của mô hình ngày càng có hiệu quả hơn Nhiều khi cùng một ñối tượng nghiên cứu phải dùng nhiều mô hình mới giải thích ñược Những mô hình này có thể có những tính chất trái ngược nhau Chẳng hạn như ñể giải thích sự truyền ánh sáng, trong vật lý cổ ñiển người ta dùng mô hình

“hạt ánh sáng”, nhưng sau ñó phát hiện ra hiện tượng giao thoa ánh sáng thì lại phải dùng mô hình “sóng ánh sáng” ñể giải thích ðối với vật lý cổ ñiển thì khái niệm sóng và hạt là hoàn toàn khác biệt Chỉ mãi ñến ñầu thế kỷ 20 sau khi xây dựng cơ học lượng tử, mô hình lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng mới xoá bỏ ñược sự không tương thích ñó

b) Nhược ñiểm: Tuy phương pháp mô phỏng có tác dụng lớn lao ñược nhiều

nhà khoa học công nhận nhưng cũng có những hạn chế như tính gần ñúng, tính tạm thời của nó Các mô hình tuy phản ánh thế giới khách quan nhưng không thể thay thế hoàn toàn hiện thực khách quan ñược Thậm chí nhiều mô hình chỉ có giá trị hoàn toàn như một phương tiện, công cụ

Mặt khác, mặc dù mỗi mô hình chỉ phản ánh ñược một mặt nào ñó của thế giới khách quan, nhưng khi sử dụng một mô hình người ta thường gán cho nó một tầm khái quát rộng hơn Và có khi chỉ vì quá tin tưởng vào một mô hình ñã ñược xác lập

mà người ta ñi ñến bảo thủ, không thừa nhận những sự kiện thực tế mới trái với mô hình ñó ðiển hình là mô hình cơ học của thế giới (theo Newton): các nhà khoa học

ñã phải trải qua một thời kỳ dài ñấu tranh mới xác lập ñược những quan ñiểm lượng

tử và tương ñối, là những mô hình mới phản ánh sâu sắc ñầy ñủ hơn thế giới vật chất

Trong dạy học kỹ thuật, khi sử dụng các chương trình mô phỏng cần cân nhắc một số ñiểm sau:

- Không thể sử dụng mô hình thay thế hoàn toàn nguyên hình Trước hoặc sau khi sử dụng mô hình cần có sự liên hệ với ñối tượng thực Chỉ có sự kết hợp hiệu quả giữa mô hình – vật thực mới phát huy ñược kỹ năng – kỹ xảo cần thiết cho

người học Ví dụ các cảm giác về khối lượng, kích thước, gia tốc…

- Việc tạo và sử dụng mô hình cần có sự lựa chọn và có chủ ý (tính chủ quan), tuỳ thuộc vào mục ñích dạy học mà tạo ra những mô hình thích hợp

- Chú ý tính tương thích của mô hình với nguyên hình Trong khi nghiên cứu, các kết quả thu ñược trên mô hình phải có khả năng chuyển thành các kết luận về nguyên hình Trong quá trình dạy học, vấn ñề ñặt ra là các kết quả thu ñược trên mô hình mang một ý nghĩa truyền ñạt nội dung học tập nào ñó về nguyên hình

- Mô hình trên máy tính không phải luôn luôn ñúng với thực tế do tính lý tưởng của mô hình tương ñối cao Vì vậy phải thận trọng khi sử dụng các kết quả từ

mô hình, không tuyệt ñối hoá mô hình trên máy tính

1.3 Vận dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học thực hành

1.3.1 Dạy học thực hành

1.3.1.1 Khái niệm

Trong dạy học kỹ thuật, thực hành là những hoạt ñộng của học sinh nhằm vận dụng những kiến thức kỹ thuật vào việc thực hiện các thao tác ñể rèn luyện kỹ năng cần thiết Hoạt ñộng thực hành có hai dạng cụ thể trong mối liên hệ tương hỗ:

- Hoạt ñộng thực hành chân tay ñể hình thành kỹ năng thao tác tay, chân

- Hoạt ñộng thực hành tư duy ñể hình thành kỹ năng tư duy như giải quyết vấn ñề, xây dựng kế hoạch, thiết kế,

Phương pháp dạy học thực hành ñược ñịnh nghĩa theo hai cách:

- Là một phương pháp dạy học bằng cách lặp lại nhiều lần một hoặc một số

thao tác ñể người học ñạt ñược kỹ năng cần thiết Khái niệm này nặng về hình

thành kỹ năng thao tác bằng tay, chân

- Là biến một ý tưởng thành hành ñộng ñể ñạt ñược kết quả mong muốn

Khái niệm này nặng về hình thành kỹ năng tư duy

Trong từ ñiển tiếng việt, thực hành ñược giải nghĩa là “làm ñể áp dụng lý thuyết vào thực tế” [27]

Vậy dạy học thực hành là một quá trình sư phạm do giáo viên tổ chức và hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức ñể hình thành các kỹ năng tư duy nhằm giải

quyết các vấn ñề, tình huống xẩy ra trong thực tiễn cũng như rèn luyện các thao tác tay chân ñể hình thành các kỹ năng nghề nghiệp như lắp ñặt, vận hành, sửa chưa các thiết bị

Tùy theo yêu cầu ñào tạo của ngành, nghề mà xác ñịnh hệ thống các kỹ năng

cơ bản và chuyên nghiệp phù hợp với mục tiêu ñào tạo

Trong dạy học thực hành, ñối với các trường Cao ñẳng, ðại học cũng như các trường dạy nghề ñều cần hình thành cho HS/SV các kỹ năng tư duy cũng như kỹ năng chân tay, tuy nhiên, mức ñộ có khác nhau tuỳ thuộc vào tính chất nghề nghiệp cũng như trình ñộ ñào tạo Các ngành, nghề kỹ thuật cao (hihgtech) ñòi hỏi người lao ñộng phải có kỹ năng tư duy nhiều hơn kỹ năng chân tay Với cùng một ngành nghề thì trình ñộ ñào tạo càng cao ñòi hỏi người lao ñộng cần có kỹ năng tư duy nhiều hơn trình ñộ thấp

1.3.1.2 Nhiệm vụ

- Hoàn thiện và vận dụng kiến thức kỹ thuật vào từng công việc cụ thể của ngành, nghề

- Phát triển tư duy kỹ thuật, hình thành và phát triển kỹ năng tư duy cũng như

kỹ năng lao ñộng tay chân

- Thực hiện các chức năng giáo dục (ñạo ñức, tác phong lao ñộng, lòng yêu nghề, an toàn lao ñộng và vệ sinh môi trường …)

1.3.1.3 Các phương pháp dạy học thực hành

a Phương pháp làm mẫu

Là sự biểu diễn các thao tác kỹ thuật kết hợp với giải thích, do giáo viên thực hiện Mục ñích của làm mẫu là giúp sinh viên hình dung rõ ñược quy trình thực hiện những công việc của nghề và nhận thức ñược rõ ràng từng thao tác riêng lẻ ñể họ có thể bắt chước và làm theo nhằm tạo cho họ khả năng lao ñộng ñã chỉ dẫn và tin tưởng vào sự ñúng ñắn của nó

Phương pháp làm mẫu yêu cầu giáo viên phải giải thích cho sinh viên mục ñích, yêu cầu, nhiệm vụ, ý nghĩa của từng hành ñộng sắp thực hiện Tạo ñộng cơ hứng thú sẵn sàng chờ ñợi sự làm mẫu của giáo viên

Khi làm mẫu giáo viên chuẩn bị và phát bản quy trình thực hành kỹ năng và giải thắch cho kỹ cho sinh viên, giáo viên phải làm mẫu theo ựúng quy trình kỹ thuật, chắnh xác trong từng thao ựộng tác Quá trình làm mẫu phải ựược thực hiện nhiều lần ựể giúp sinh viên nhớ ựược quy trình (tối thiểu 3 lần) đồng thời phải tăng cường kiểm tra khả năng nhận thức của sinh viên bằng cách nhắc lại các ựiểm chắnh của quy trình và chỉ ra các ựiểm sai ựồng thời uốn nắn kịp thời nếu có

Các giai ựoạn làm mẫu:

*Chuẩn bị:

- Phân tắch công việc cần làm mẫu ựể xác ựịnh xem công việc ựó gồm các thao tác, ựộng tác và cử ựộng nào, phải sắp xếp theo trình tự nào dự ựoán các sai sót

có thể xáy ra và biện pháp khắc phục trong khi tập luyện

- Chuẩn bị ựầy ựủ chu ựáo các phương tiện, mô hình và các ựiều kiện làm việc (nguyên vật liệu, tình trạng máy móc, tài liệu kỹ thuậtẦ) Chọn vị trắ làm mẫu phù hợp với yêu cầu quan sát

- Làm mẫu thử ựể xác ựịnh trạng thái của phôi liệu, máy móc, dụng cụ và ựiều chỉnh thời gian chi tiết giành cho việc làm mẫu Chọn lọc các thao tác cần nhấn mạnh, các lời giải thắch cần thiết khi làm mẫu

* Thực hiện làm mẫu

- định hướng hoạt ựộng của sinh viên bằng cách nêu rõ mục ựắch làm mẫu, tên công việc, vật liệu, máy móc, công cụ, mô hình và trình tự công việc,

- Làm mẫu với tốc ựộ bình thường trong ựiều kiện tiêu chuẩn Giúp sinh viên

có ựược biểu tượng khái quát về toàn bộ công việc

- Làm mẫu với tốc ựộ chậm, chia công việc thành các bước chuyển tiếp Coi trọng việc giảng giải Bước này giúp cho sinh viên nắm chắnh xác từng thao ựộng tác và ghi nhớ trình tự

- Làm mẫu tóm tắt toàn bộ công việc với tốc ựộ bình thường ựể ghi lại ấn tượng về tiến trình công việc

* đánh giá kết quả

- Yêu cầu một hoặc vài sinh viên làm thử, các sinh viên khác quan sát và ựưa

ra nhận xét sau ñó giáo viên sẽ kết luận

b Phương pháp luyện tập và huấn luyện

* Phương pháp luyện tập

- Luyện tập là một hành ñộng lặp ñi lặp lại một hoặc một số thao tác kỹ thuật một cách có mục ñích, có kế hoạch, có hệ thống nhằm hình thành và rèn luyện kỹ năng - kỹ xảo

- Yêu cầu của phương pháp luyện tập: Sinh viên phải hiểu rõ mục ñích yêu cầu và cách thức tiến hành công việc; nội dung luyện tập phải ñảm bảo tính vừa sức, tính hệ thống, nâng dần lên mức ñộ luyện tập; phải ñược hướng dẫn chặt chẽ những thao tác cơ bản ban ñầu, cách thức sử dụng các phương tiện kỹ thuật…an toàn cho người và thiết bị khi luyện tập; luyện tập phải thường xuyên, liên tục cho ñến khi hình thành ñược các kỹ năng ñạt chuẩn quy ñịnh; tăng cường công tác kiểm tra, ñánh giá của giáo viên và quá trình tự kiểm tra của sinh viên

- Các dạng luyện tập

+ Luyện tập thực hiện các thao tác

Thao tác thủ công bằng tay Ví dụ như cưa, ñục, trạm trổ, tháo lắp chi tiết… Thao tác thủ công trên máy là các thao tác bằng tay với mục ñích ñiều khiển

sự hoạt ñộng của máy, quá trình này cần tuân theo một quy trình nghiêm ngặt (khởi ñộng, ñiều khiển, ñiều chỉnh, tắt máy)

Trình tự của các thao tác: Giáo viên phải giải thích cho sinh viên toàn bộ các thao tác cần luyện tập (giáo viên làm mẫu giúp sinh viên có biểu tượng ñầy ñủ về thao tác) Chia nhỏ các thao tác phức tạp ñể sinh viên dễ hiểu, sau ñó sinh viên thực hiện thành thạo trên máy ở trạng thái không hoạt ñộng (trạng thái không ñóng ñiện), khi ñã nắm vững thì thực hiện trong ñiều kiện máy hoạt ñộng

+ Thực hiện các nguyên công thủ công và nguyên công trên máy

Khi các thao tác phức tạp có ñộ khó cao yêu cầu quá trình thao tác ñược thực hiện thành nguyên công ñơn lẻ

*Phương pháp huấn luyện

- Là phương pháp dạy học thực hành kỹ thuật do giáo viên chỉ ñạo mà trong

ñó có sự luyện tập xảy ra

- Yêu cầu: Nâng cao hiệu quả của việc lĩnh hội tri thức kỹ thuật, hình thành

và rèn luyện hệ thống kỹ năng; phát hiện và khắc phục các sai sót kịp thời (tìm nguyên nhân có thể do yếu tố khách quan: sai nguyên vật liệu, công cụ…); nếu sai sót trầm trọng mà nhiều sinh viên gặp phải, có thể phải dừng quá trình học tập lại ñể phân tích nguyên nhân gây ra sai sót; giáo viên cần theo dõi sinh viên có thực hiện ñúng tiến trình công việc hay không

+ Sử dụng hợp lý sức lực, thời gian, nguyên vật liệu, phương tiện kỹ thuật + An toàn lao ñộng cho người và thiết bị

+ Theo dõi sự hình thành và phát triển kỹ năng kỹ xảo

+ Cần tạo ra lòng tin ở sinh viên về khả năng thực hiện tốt các thao tác

1.3.1.4 Cấu trúc bài dạy thực hành kỹ thuật

Dựa trên quy luật hình thành kỹ năng có các giai ñoạn như ở hình 1.4

Hình 1.4: Cấu trúc bài dạy thực hành kỹ thuật

*Thu nhận thông tin: Giai ñoạn này người học cần nắm các thông tin có liên

quan ñến kỹ năng: Mục tiêu, yêu cầu của bài thực hành

- Các kiến thức có liên quan ñến kỹ năng

- Các kiến thức cần thiết ñể thực hiện kỹ năng

- Khái quát trình tự công việc

Sinh viên

Lĩnh hội về phương pháp thực hành

Quan sát bắt

Kết quả

Hiểu ñược phương pháp thực hành

Hình thành các thao tác

Hình thành

Kỹ năng

Giáo viên

Hướng dẫn ban ñầu về thực hành

Làm mẫu hành

*Quan sát giáo viên thực hiện kỹ năng:

- Làm cái gì ?

- Làm như thế nào ? (các bước thực hiện)

- Tiêu chuẩn của mỗi bước và với toàn bộ kỹ năng

- Chú ý an toàn cho người và thiết bị

- Các lỗi có thể hoặc thường mắc phải và cách khắc phục

* Bắt chước từng bước thực hiện

* Bắt chước thực hiện lại toàn bộ kỹ năng

* Thực hành kỹ năng nhiều lần

* Thực hành kỹ năng trong các tình huống và ñiều kiện khác nhau

* Vận dụng kỹ năng trong hoạt ñộng nghề nghiệp

1.3.2 Cơ sở khoa học của việc vận dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học thực hành

1.3.2.1 Cơ sở triết học

ñã nói: “Từ trực quan sinh ñộng ñến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng ñến

thực tiễn, ñó là con ñường biện chứng của sự nhận thức chân lý, nhận thức thực tại khách quan” Mô phỏng cho phép người học có thể thấy một cách cụ thể và tương tác

ñược trên mô hình mô phỏng thay vì nhận thức trừu tượng bằng tư duy

1.3.2.2 Cơ sở tâm – sinh lý học

Theo thuyết nhận thức duy vật biện chứng, quá trình nhận thức gồm 3 giai ñoạn kế tiếp nhau: nhận thức cảm tính, nhận thức lý tính và tái sinh cái cụ thể trong

tư duy Trong quá trình dạy học, việc sử dụng các MHMP cho phép người học tái tạo ra quá trình nhận thức cảm tính nảy sinh do kết quả của các tác ñộng trực tiếp của sự vật hiện tượng lên các giác quan của con người giúp người học quan sát và thu nhận thông tin về những mặt, những thuộc tính, những mối liên hệ của sự vật

của con người có khả năng tiếp nhận một khối lượng thông tin rất khác nhau trong cùng một thời gian Nghệ thuật của người dạy là phải kết hợp sử dụng hợp lý khả

năng truyền ñạt thông tin theo các ñường tiếp nhận khác nhau ñể ghi lại dấu ấn sâu sắc các thông tin học tập trong trí nhớ của người học

1.3.2.3 Cơ sở giáo dục học

Bản thân quá trình dạy học thực hành là mang tính chất thực hành Trong quá trình học tập, sinh viên phải nắm vững các kiến thức cơ bản như lý luận nguyên lý làm việc, chức năng, hoạt ñộng của hệ thống ñồng thời rèn luyện kỹ năng thực hành, lặp ñi lặp lại nhiều lần các thao tác ñể hình thành kỹ năng tay chân cũng như

kỹ năng tư duy Do ñó nó ñòi hỏi có một phương pháp tư duy trừu tượng và khái quát hóa vấn ñề… từ ñó cụ thể hóa lại Tương tác lên mô hình mô phỏng cho phép người học có thể thực hiện ñược các thao tảc trên mô hình ñể hình thành kỹ năng

- Kết hợp phương pháp mô phỏng với các phương pháp dạy học khác

Như ñã xét ở trên: Không có phương pháp dạy học nào là vạn năng, ñể một giờ học ñạt chất lượng tốt, người dạy phải phối hợp các phương pháp dạy học một cách hợp lý

Thực hành trên thiết bị thật: Thực hành trên mô hình mô phỏng cũng chỉ có

thể hình thành ñược những kỹ năng ban ñầu mà không thể thay thế ñược việc thao tác thực hành trên thiết bị thật Do vậy, sau khi thực hành trên thiết bị mô phỏng, HS/SV cần ñược thực hành với một thời lượng cần thiết ñể có thể củng cố kỹ năng của mình, trừ trường hợp không thể thao tác ñược trên vật thật trong quá trình dạy học như ñiều khiển một lò cao trong luyện kim

Phương pháp mô phỏng kết hợp với phương pháp dạy học angorit hóa

Bản chất của dạy học angorit hóa là một trong những kiểu dạy học nhằm hình thành cho học sinh một phương pháp tư duy, hành ñộng tổng quát gọi là angorit Phương pháp này giúp người học tư duy có kế hoạch và tiến hành các thao tác tư duy ñúng ñắn

Dạy học thực hành bằng phương pháp này ta có thể hiểu nó là bản quy ñịnh chung, chính xác việc thực hiện theo một thứ tự nhất ñịnh các thao tác ñể giải quyết vấn ñề

Sử dụng hình vẽ mô phỏng trên máy tính kết hợp phương pháp dạy học

angorit giúp cho người học nắm vững khái niệm về đối tượng nghiên cứu, trên cơ

sở đĩ vận dụng các thao tác trí tuệ để so sánh, phân tích, khái quát hĩa thành lời giải tổng quát cho các bài tốn cùng loại

Vai trị của phương pháp mơ phỏng khi vận dụng angorit hĩa vào dạy học khơng chỉ theo một hướng dạy angorit cho người học mà cịn cả angorit của bản thân việc dạy học, giúp người học tránh việc nhận thức một cách máy mĩc áp đặt

mà hình thành cho họ một lời giải tổng quát cho một lớp các bài tốn

Phương pháp mơ phỏng kết hợp với phương pháp nêu vấn đề

Bản thân của dạy học nêu vấn đề là đặt ra cho học sinh một hệ thống những vấn đề nhận thức cĩ chứa đựng mâu thuẫn giữa cái đã biết và cái chưa biết mà bằng những kiến thức, kỹ năng đã cĩ khơng đủ để giải quyết Mâu thuẫn này cần được người học chấp nhận như một nhiệm vụ học tập và sẵn sàng đem sức lực trí tuệ ra

để giải quyết Dưới sự chỉ đạo của người dạy, người học tham gia giải quyết những vấn đề mới về nhận thức và thực tiễn phù hợp với giáo dục

Khi kết hợp phương pháp mơ phỏng với phương pháp nêu vấn đề trong quá trình dạy học, tư duy của người học được phát triển trên cơ sở quan sát mơ hình Người dạy lựa chọn và xây dựng các tình huống cĩ vấn đề, đưa ra các câu hỏi đàm thoại gợi mở, kích thích quá trình tưởng tượng của người học từ các biểu tượng mà

họ vừa được tri giác và cảm giác trước đĩ dự đốn hiện tượng mới, lựa chọn giải pháp, đề xuất giải pháp mới và kiểm chứng giả thuyết đã cĩ Qua trình này địi hỏi một sự sáng tạo thực sự, người học cố gắng suy nghĩ và tích cực tìm tịi giải quyết những vấn đề do nhiệm vụ học tập đề ra và kết quả là người học chiếm lĩnh kiến thức và phát triển năng lực nhận thức của mình ðiều này cĩ tác dụng khẳng định thêm giá trị nhận thức bằng phương pháp mơ phỏng

1.3.3 Mục đích vận dụng PPMP số trong dạy học thực hành

1.3.3.1 Nhằm đổi mới phương pháp dạy học

Như đã đề cập ở trên, trong mối quan hệ giữa: mục đích – nội dung – phương

pháp cĩ tính quy luật sẽ chi phối sự tiến triển của sự dạy học Vào mỗi thời điểm

lịch sử khác nhau, mục đích và nội dung dạy học luơn được thay đổi và nĩ kéo theo

sự ựổi mới về phương pháp dạy học Với thời kỳ khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển như hiện nay, cùng sự ựổi mới về mục ựắch dạy học thì phương pháp dạy học cũng phải thay ựổi theo với xu hướng làm tăng khả năng hoạt ựộng nhận thức của người học Phương pháp dạy học cần phải làm cho người học ựộng não và suy nghĩ

có phương pháp, sự tắch cực chủ ựộng trong suy nghĩ, ựộc lập và sáng tạo ựể từ ựó nâng cao chất lượng hoạt ựộng trắ tuệ

để ựáp ứng yêu cầu ựối với sinh viên cao ựẳng, nhất là ựối với sinh viên cao ựẳng ngành kỹ thuật, ựồng thời phát triển năng lực cá nhân và hướng họ thắch ứng với sự phát triển của xã hội đó là ựòi hỏi người giáo viên cần phải tìm ra những phương pháp dạy học tắch cực nhất

đổi mới phương pháp dạy học nghĩa là tìm ra các phương pháp mới, ựồng thời kế thừa và kết hợp với các phương pháp truyền thống Trong khuôn khổ luận văn tác giả muốn ựề cập ựến hai trong các phương pháp chắnh: ứng dụng phương pháp nghiên cứu khoa học và áp dụng công nghệ thông tin vào phương pháp dạy học ựể mô phỏng cho quá trình dạy học thực hành nghề ựiện tử công nghiệp

1.3.3.2 Thực hiện nhiệm vụ dạy học

a Phương pháp dạy học mô phỏng với nhiệm vụ phát triển

* PPMP kắch thắch nhận thức hứng thú của người học

Hứng thú nhận thức có vai trò rất quan trọng trong hoạt ựộng học tập, nó là ựộng lực quan trọng trong việc học tập Hoạt ựộng học tập có hứng thú sẽ trở lên tắch cực và sáng tạo, giúp người học vượt qua mọi trở ngại ựể cố gắng học tập

Hứng thú nhận thức là thái ựộ lựa chọn của cá nhân về ựối tượng do ý nghĩa trong ựời sống và sự hấp dẫn cảm xúc của nó [18 tr35] đó là thái ựộ nhận thức bền vững của chủ thể ựối với ựối tượng nhận thức

Các giai ựoạn phát triển của hứng thú nhận thức

- Giai ựoạn tiền hứng thú: giai ựoạn này còn mang tắnh chất cảm tắnh ựó là sự

tò mò và có cảm tình với ựối tượng nhận thức

- Giai ựoạn thứ hai gồm hai mức ựộ:

+ Hứng thú nhận thức mang tắnh tình huống, nó ựược tạo ra do những ựiều

kiện, hoàn cảnh cụ thể trực tiếp tác ựộng gây nên

+ Hứng thú nhận thức mang tắnh cảm xúc, hứng thú nhận thức ựã ựi vào bên trong chủ thể nhưng chưa ổn ựịnh, nó phụ thuộc vào kết quả nhận thức

- Giai ựoạn ba: Ở giai ựoạn này hứng thú nhận thức mang tắnh bền vững, rõ rệt Nó thể hiện niềm vui, sự thỏa mãn yêu cầu và ý chắ vượt khó của chủ thể ựể ựạt tới mục ựắch hoạt ựộng

Một trong những giải pháp ựể kắch thắch hứng thú của người học là người dạy phải biết sử dụng phương pháp dạy học hợp lý, phù hợp với ựặc ựiểm tâm sinh

lý của người học Khi ứng dụng PPMP trong dạy học, cần làm cho nội dung dạy học trở nên mới, hấp dẫn và làm cho người học ý thức ựược ý nghĩa và giá trị của nội dung bài học Với sự kết hợp một cách khoa học và logic giữa hình ảnh, mầu sắc, âm thanh minh họa những khái niệm kỹ thuật trừu tượng kết hợp với lời giảng của người dạy gây sự hấp dẫn cho người học Mặt khác, trong quá trình giảng bài người giáo viên phải biết kết hợp khéo léo các PPDH tắch cực khác ựể tạo ra những tình huống có vấn ựề, lôi cuốn sự chú ý của người học, tạo ra cho người học có nhu cầu ựược khám phá và giải quyết vấn ựề ựể tìm hiểu những mối liên hệ bên trong và ựặc tắnh của ựối tượng thông qua việc quan sát mô hình Từ sự hứng thú với môn học dẫn người học ựến yêu thắch

đánh giá mức ựộ hứng thú nhận thức của người học thông qua:

- Sự tập trung chú ý cao của người học trong quá trình học

- Hăng hái phát biểu ý kiến xây dựng bài

* PPMP phát triển tư duy kỹ thuật

Sản phẩm của giáo dục ngày nay phải là những con người có trắ tuệ đó là khả năng thắch nghi với sự biến ựổi liên tục của cuộc sống, khả năng tự hoàn thiện kiến thức sau khi ra trường, như vậy việc trang bị công cụ nhận thức (phương pháp

tư duy) cho người học là ựiều cần thiết

- Phương pháp tư duy là những con ựường, cách thức mà chủ thể dùng ựể phản ánh những thuộc tắnh và mối quan hệ có tắnh quy luật của ựối tượng nhận thức Nhiệm vụ ựặt ra cho người dạy học kỹ thuật là phải tìm ra các phương pháp

dạy học nhằm phát triển tư duy kỹ thuật cho người học

- Tư duy kỹ thuật: “ Tư duy kỹ thuật là sự phản ánh khái quát các nguyên lý

kỹ thuật, các quá trình kỹ thuật, các thiết bị kỹ thuật bằng ngôn ngữ kỹ thuật (lời nói hoặc dưới dạng sơ ñồ, kết cấu mô hình và kết cấu kỹ thuật)” [8, tr.39] nhằm giải quyết các nhiệm vụ ñặt ra trong thực tế

Tư duy kỹ thuật ñược hình thành và phát triển qua việc giải quyết các nhiệm

vụ kỹ thuật, nghĩa là ứng dụng các quy luật của khoa học vào việc giải quyết các nhiệm vụ thực tiễn cho con người, tính khả thi và tính hiệu quả ñược coi trọng trong quá trình tư duy

Các biện pháp phát triển tư duy kỹ thuật cho người học:

- Hình thành vững chắc cho người học các khái niệm kỹ thuật

- Sử dụng khoa học các phương tiện trực quan, ñặc biệt các phương tiện dạy học hiện ñại

- Phát huy tích cực, chủ ñộng học tập, thường xuyên chú ý rèn luyện cho người học các thao tác tư duy kỹ thuật: phân tích – tổng hợp, so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa… Khi dạy học các môn kỹ thuật bằng phương pháp mô phỏng, người dạy cố gắng chỉ ra cho người học biết con ñường tư duy của các nhà khoa học

ñể mô hình hóa và thực nghiệm trên nó

- Sử dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học trong dạy học ñể bồi dưỡng nhận thức cho người học

- Cấu trúc bài dạy phù hợp với logic nội dung kỹ thuật và logic của quá trình nhận thức

b Phương pháp dạy học mô phỏng với nhiệm vụ giáo dục

- Học tập bằng phương pháp mô phỏng, người học ñược rèn luyện tính ñộc

lập, tự chủ, kiên trì, cần cù và chăm chỉ

- Dạy học bằng phương pháp mô phỏng sẽ làm cho hứng thú của người học trở

nên bền vững, biến hứng thú thành nhu cầu của bản thân, hình thành ñộng cơ học tập

1.3.3.3 Nâng cao chất lượng dạy học

Chất lượng là một thuật ngữ ña nghĩa, nhiều chiều Một cách chung nhất

có thể hiểu chất lượng là cái tạo nên phẩm chất, giá trị của một sự vật, sự việc hay một con người; nó là những tính chất cơ bản nhất của sự vật giúp phân biệt

nó với các sự vật khác

Chất lượng dạy học thể hiện qua năng lực người học sau khi hoàn thành chương trình môn học Cụ thể: khối lượng nội dung và trình ñộ kiến thức, kỹ năng thực hành, năng lực nhận thức và năng lực tư duy, phẩm chất nhân văn của người học Tùy theo cách xác ñịnh, ñánh giá mà chất lượng dạy học có thể ñược phát biểu khác nhau:

- Theo cách ñánh giá trong, chất lượng dạy học là mức ñộ ñạt ñược của người học so với mục tiêu ñề ra

- Theo cách ñánh giá ngoài, chất lượng dạy học là mức ñộ ñáp ứng nhu cầu của cơ sở sử dụng

Như vậy dù cách ñánh giá nào cũng cần phải xây dựng ñược những tiêu chí, chỉ số cụ thể cho việc ñánh giá chất lượng dạy học Chẳng hạn, theo cách ñánh giá trong, các tiêu chí ñó có thể là: khối lượng và chất lượng kiến thức – kỹ năng mà người học chiếm lĩnh, là khả năng hoạt ñộng trí tuệ và phẩm chất nhân văn của người học có ñược nhờ quá trình ñào tạo

Qua phân tích ở trên, rõ ràng là phương pháp mô phỏng có tác dụng nâng cao chất lượng dạy học vì nó thực hiện ñược cả ba nhiệm vụ dạy học, làm cho người học có kiến thức vững vàng, có phương pháp tư duy và có lý tưởng niềm tin

Xử lý

sư phạm

Tổ chức hoạt ñộng dạy học