Ứng dụng phương pháp mô phỏng vào xây dựng bài giảng một số mô đun trong chương trình đào tạo cao đẳng nghề hàn ở trường cao đẳng nghề kinh tế kỹ thuật vinatex

Ứng dụng PPMP vào quá trình dạy học, xây dựng và sử dụng PPMP cho một số bài giảng cụ thể nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, đáp ứng nhu cầu học tập của học viên, nhu cầu lao động của xã

BÙI MINH THÀNH

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG VÀO XÂY DỰNG BÀI GIẢNG MỘT SỐ MÔĐUN TRONG CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO CAO ĐẲNG NGHỀ HÀN

Ở TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KINH TẾ KỸ THUẬT

VINATEX

Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chuyên sâu: SPKT-TỔ CHỨC VÀ ĐÀO TẠO NGHỀ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN KHANG

HÀ NỘI- 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan những gì tôi viết trong luận văn 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 cụ thể

Đề tài của luận văn chưa được bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo vệ luận văn thạc sỹ nào trên toàn quốc cũng như ở nước ngoài và cho đến nay chưa được công bố trên bất kỳ phương tiện thông tin truyền thông nào

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì đã cam đoan ở trên

Hà Nội, ngày 30 tháng 09 năm 2012

Người cam đoan

Bùi Minh Thành

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn Viện sư phạm kỹ thuật, Viện đào tạo sau đại học

- Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn

Đặc biệt, với tình cảm chân thành và lòng biết ơn sâu sắc, tác giả xin cảm ơn Thầy giáo PGS, TS Nguyễn Khang, người trực tiếp hướng dẫn tác giả làm luận văn

Xin cảm ơn Ban Giám hiệu và các đồng nghiệp, các SV của Trường Cao đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và làm luận văn

Mặc dù bản thân đã cố gắng, nhưng do hạn chế về trình độ nên chắc chắn không thể tránh khỏi những khiếm khuyết Rất mong được sự đóng góp ý kiến của hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp và bạn đọc để cho luận văn được hoàn thiện hơn

Tác giả

Bùi Minh Thành

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 7

DANH MỤC CÁC BẢNG 8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 10

MỞ ĐẦU 12

1 Lý do chọn đề tài 12

1.1 Định hướng chiến lược phát triển giáo dục và đào tạo trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước 12

1.2 Ứng dụng phương pháp mô phỏng trên máy tính vào thiết kế bài học một số mô đun nghề hàn 12

2 Mục đích nghiên cứu 14

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 14

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 14

5 Giả thiết khoa học 15

6 Phương pháp nghiên cứu 15

7 Cấu trúc của luận văn 15

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TRẠNG VỀ ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG VÀO DẠY HỌC NGHỀ HÀN Ở TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT VINATEX 16

1.1 Lý thuyết về phương pháp dạy học 16

1.1.1 Khái niệm 16

1.1.2 Một số quy luật cơ bản chi phối phương pháp 16

1.2 Tổng quan về phương pháp mô phỏng 19

1.2.1 Mô phỏng 19

1.2.2 Mô hình 20

1.2.3 Tính chất của mô hình 21

1.2.4 Phân loại mô hình 22

1.2.5 Phương pháp mô phỏng 27

1.2.6 Cơ sở lý luận về việc ứng dụng PPMP vào dạy một số mô đun nghề hàn của trường CĐNKTKT Vinatex 31

1.3 Phương tiện dạy học 37

1.3.1 Khái niệm về phương tiện dạy học 37

1.3.2 Vai trò của phương tiện dạy học 37

1.3.3 Chức năng của phương tiện trong giờ học 39

1.3.4 Một số yêu cầu về nguyên tắc sư phạm trong việc tạo và sử dụng phương tiện dạy học 41

1.4 Thực trạng về quá trình dạy học tại Khoa Cơ khí Trường Cao đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex 44

1.4.1.Giới thiệu về trường cao đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex 44

1.4.2 Một vài nét về Khoa Cơ khí Trường CĐN KTKT Vinatex 45

1.4.3 Thực trạng về cơ sở vật chất của khoa Cơ khí 45

1.4.4 Thực trạng về đội ngũ giáo viên 47

1.4.5 Khảo sát thực trạng về PPDH và cải tiến PPDH qua ý kiến giáo viên 48

1.4.6 Khảo sát hoạt động của học sinh, sinh viên trên lớp 52

1.5 Kết luận chương I 55

CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG VÀO XÂY DỰNG BÀI GIẢNG MỘT SỐ MÔĐUN ĐÀO TẠO NGHỀ HÀN TẠI TRƯỜNG CAO

ĐẲNG NGHỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT VINATEX 56

2.1 Các yêu cầu đối với mô phỏng 56

2.1.1 Chọn nội dung mô phỏng 56

2.1.2 Chọn phương pháp mô phỏng 56

2.1.3 Chọn phần mềm mô phỏng 58

2.2 Ứng dựng phương pháp mô phỏng để thiết kế và xây dựng hoạt cảnh hàn 61

2.2.1 Thiết kế và xây dựng các hoạt cảnh mô phỏng cho môđun hàn điện 61

2.2.2 Thiết kế, xây dựng các hoạt cảnh mô phỏng cho môđun hàn MIG,MAG 67

2.2.3 Thiết kế và xây dựng các hoạt cảnh mô phỏng cho môđun hàn TIG 71

2.3 Thiết kế bài giảng có sử dụng phương pháp mô phỏng 72

2.3.1 Nguyên tắc thiết kế bài giảng 72

2.3.2 Thiết kế bài giảng trình chiếu có ứng dụng phương pháp mô phỏng 73

CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÀ ĐÁNH GIÁ 83

3.1 Tính ưu việt cuả dạy học có ứng dụng phương pháp mô phỏng 83

3.1.1 So sánh dạy học có ứng dụng mô phỏng và dạy học thông thường 83

3.1.2 So sánh với thiết bị dạy học mô phỏng (thiết bị hàn ảo) 84

3.2 Thử nghiệm sử dụng phương pháp mô phỏng 85

3.2.1 Mục đích 85

3.2.2 Kế hoạch thử nghiệm 85

3.3 Kết quả thực nghiệm 85

3.3.1 Kết quả bài kiểm tra thứ nhất 87

3.3.2 Kết quả bài kiểm tra thứ hai 91

3.4 Kết luận chương III 95

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

PHỤ LỤC 1 100

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1.1 Danh mục các môn học và mô đun đào tạo trình độ cao

2 Bảng 1.2 Các bài học của mô đun hàn điện hồ quang tay 34

5 Bảng 1.5 Kết quả khảo sát điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị

7 Bảng1.7 Kết quả điều tra giáo viên nhận thức về cải tiến PPDH 48

8 Bảng 1.8 Kết quả điều tra giáo viên về thực trạng PPDH tại khoa

9 Bảng 1.9 Bảng kết quả điều tra về nguyên nhân và thực trạng 50

10 Bảng 1.10 Bảng kết quả điều tra về điều kiện để cải tiến PPDH 50

12 Bảng 1.12 Kết quả điều tra, khảo sát qua phiếu câu hỏi dành cho

13 Bảng 1.13 Ứng dụng phương pháp mô phỏng 3D vào công tác xây

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

2 Hình 1.2 Quan hệ giữa mục đích, nội dung và phương pháp 19

5 Hình 1.5 Sơ đồ của phương pháp mô phỏng có sự trợ giúp của máy

9 Hình 2.3 Vị trí và kích thước khi đính phôi ở vị trí hàn 1G 62

15 Hình 2.9 Hoạt cảnh que hàn di chuyển theo hình bán nguyệt 64

17 Hình 2.11 Vị trí và kích thước khi đính phôi ở vị trí hàn 1F 65

24 Hình 2.18 Bộ phận cấp dây thiết bị hàn MAG 67

44 Hình 3.2 Giờ thực hành hàn hồ quang với thiết bị mô phỏng hàn 84

45 Hình 3.3 Đường tần suất của lớp đối chứng và lớp thử nghiệm 90

46 Hình 3.4 Đường tần suất hội tụ tiến của lớp đối chứng và lớp thủ

47 Hình 3.3 Đường tần suất của lớp đối chứng và lớp thử nghiệm 94

48 Hình 3.5 Đường tần suất hội tụ tiến của lớp đối chứng và lớp thủ

Đại hội Đảng khóa XI đã chỉ rõ:

Phát triển, nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, nhất là nguồn nhân lực chất lượng cao là một trong những yếu tố quyết định sự phát triển nhanh, bền vững đất nước Đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục theo hướng chuẩn hoá, hiện đại hoá, xã hội hoá; đổi mới chương trình, nội dung, phương pháp dạy và học; đổi mới cơ chế quản lý giáo dục, phát triển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lý giáo dục, đào tạo Tập trung nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo, coi trọng giáo dục đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kỹ năng thực hành Đẩy mạnh đào tạo nghề đáp ứng nhu cầu phát triển của đất nước Xây dựng môi trường giáo dục lành mạnh, kết hợp chặt chẽ giữa nhà trường với gia đình và xã hội; xây dựng xã hội học tập, tạo cơ hội và điều kiện cho

mọi công dân được học tập suốt đời" (trích Báo cáo của Ban chấp hành Trung ương

Đảng khoá X về các Văn kiện Đại hội XI của Đảng do đồng chí Tổng Bí thư Nông Đức Mạnh trình bày)

1.2 Ứng dụng phương pháp mô phỏng trên máy tính vào thiết kế bài học một

số mô đun nghề hàn

Phương pháp mô phỏng trên máy vi tính được ứng dụng vào dạy học kỹ thuật nói chung, dạy nghề hàn nói riêng ngoài việc phần nào giảm chi phí về thời gian học

tập, nguyên vật liệu thiết bị phục vụ cho giảng dạy còn đảm bảo các yêu cầu về sư phạm như tính trực quan sinh động của bài giảng Tư duy theo phương pháp mô phỏng giúp cho học sinh hiểu sâu kiến thức, các kỹ năng, thao động tác

Trong những năm gần đây, cùng với việc bùng nổ của CNTT đã có rất nhiều

các phần mềm ứng dụng trong ngành cơ khí như: AutoCAD, Solidwork, Pro-Engineer,

Autodesk Inventer, Autodesk Mechanical Desktop ,SolidWorks Edge, Master CAM, 3D Studio.Max… để giúp cho quá trình chế tạo và mô phỏng cơ khí được trực quan và

chính xác Mỗi phần mềm đều có các mặt mạnh khác nhau như:

+ Auto CAD, Autodesk Mechanical Desktop là phần mềm ứng dụng mạnh mẽ

trong thiết kế các bản vẽ ở dạng 2D và ứng dụng nhiều trong thiết lập các bản vẽ kỹ thuật, bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp, chế tạo chi tiết

+ Solidwork, SolidWorks Edge và Autodesk Inventer là phần mềm thiết kế cơ

khí mạnh mẽ, tích hợp khả năng vẽ trực,quan, sử dụng tiện lợi, thích hợp cho các nhà thiết kế cơ khí chuyên nghiệp

+ Master CAM và Pro-Engineer là hai phần mềm được ứng dụng chính trong

thiết kế gia công các sản phẩm và điều khiển quá trình gia công của máy công cụ

+ 3D Studio.Max là phần mềm mạnh của hãng Autodesk được phát triển liên tục

hàng năm giúp tạo ra và diễn hoạt các vật thể 3 chiều, cho phép thiết đặt các khung cảnh mà trong đó ánh sáng, bóng đổ, sự phản chiếu, hiệu ứng mưa, sương mù, lửa khói,…được thiết kế khi cần thiết Và cuối cùng cho phép xuất ra dưới các dạng phim ảnh, các mô hình thực tế ảo…rất hữu ích cho việc thiết kế các bài giảng phục vụ cho quá trình giảng dạy với mô hình tĩnh động

Một trong những phương pháp dạy học là phương pháp trình bày trực quan sinh động Các hình thức trực quan như film, hình ảnh, đã và đang trở thành phương tiện dạy học hiệu quả kích thích khả năng sáng tạo, tư duy và nhận biết của người học Vì

vậy, việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm 3D Studio Max (3DS.Max) vào thiết kế bài

giảng dạy nghề cơ khí nói chung và nghề hàn nói riêng trong các trường nghề là hoàn toàn phù hợp với yêu cầu dạy và học trong nhà trường hiện nay Nhằm đưa ra mô hình phương pháp dạy học mới tiến bộ, khoa học góp phần nâng cao chất lượng hiệu quả

trong công tác giáo dục đào tạo, đáp ứng được yêu cầu lao động của xã hội và đặc biệt

là đáp ứng được nhu cầu nguồn nhân lực cho nền kinh tế tri thức trong giai đoạn hiện nay

Xuất phát từ những lý do nêu trên, tác giả chọn đề tài:

‘’Ứng dụng phương pháp mô phỏng vào xây dựng bài giảng một số mô đun trong chương trình đào tạo cao đẳng nghề hàn ở Trường Cao đẳng nghề Kinh tế -

Kỹ thuật Vinatex’’

2 Mục đích nghiên cứu

Các nghiên cứu trong ngành giáo dục và đào tạo được ưu tiên trong việc nâng cao chất lượng đào tạo, đổi mới phương pháp dạy học, nâng cao hiệu quả đào tạo trong nhà trường với thực tế sản xuất Những phát minh đổi mới phương pháp giảng dạy và đào tạo đã được áp dụng nhiều, đáp ứng được nhu cầu về nguồn nhân lực của các doanh nghiệp

Ứng dụng PPMP vào quá trình dạy học, xây dựng và sử dụng PPMP cho một

số bài giảng cụ thể nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, đáp ứng nhu cầu học tập của học viên, nhu cầu lao động của xã hội, tiếp cận phương thức đào tạo tiến bộ trên thế giới đồng thời nâng cao trình độ của người dạy, người học, tiết kiệm thời gian, kinh phí trong đào tạo một số mô đun nghề hàn của trường CĐNKTKT Vinatex

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là quá trình ứng dụng PPMP vào xây dựng bài giảng và

tổ chức giảng dạy một số mô đun nghề hàn của trường CĐNKTKT Vinatex

Phạm vi nghiên cứu là ứng dụng PPMP vào xây dựng bài giảng và quá trình giảng dạy trên lớp cho phần một số mô đun điển hình của nghề hàn

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

− Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của PPMP

Đánh giá thực trạng dạy học học một số mô đun nghề hàn của trường CĐNKTKT Vinatex

− Nghiên cứu, xây dựng một số PPMP cho một số bài giảng cụ thể trong chương trình đào tạo nghề hàn, một số mô đun nghề hàn của trường CĐNKTKT Vinatex

− Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính đúng đắn của đề tài

5 Giả thiết khoa học

Nếu vận dụng PPMP một cách khoa học, hợp lý sẽ kích thích hứng thú, phát triển tư duy kỹ thuật của SV và góp phần nâng cao chất lượng dạy học một số môđun nghề hàn của trường CĐNKTKT Vinatex

6 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình tiến hành luận văn, một số phương pháp nghiên cứu sau đây được tác giả sử dụng:

− Phương pháp nghiên cứu lý luận: Đọc và tham khảo sách báo, tạp chí về lý thuyết mô phỏng, các công trình nghiên cứu có liên quan để xác định mục đích, nhiệm

vụ của đề tài

− Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến các chuyên gia ngành phương pháp dạy học, các chuyên gia chuyên môn nghề hàn để nhận định đánh giá khả thi và hiệu quả của việc ứng dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học một số mô đun nghề hàn Hội thảo tại bộ môn hàn có tham gia của các chuyên gia phương pháp dạy học

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: điều tra, khảo sát, tổng hợp và thống kê xử lý

số liệu để đánh giá thực trạng dạy học một số mô đun nghề hàn của trường CĐNKTKT Vinatex

- Phương pháp điều tra: Dùng phương pháp trưng cầu ý kiến, trao đổi trực tiếp với các giáo viên và học sinh tại khoa Cơ khí tại trường CĐNKTKT Vinatex

− Thử nghiệm bước đầu sử dụng mô phỏng: Xây dựng một số chương trình mô phỏng, tổ chức thử nghiệm, đánh giá kết quả và hoàn thiện

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn được chia thành 3 chương với nội dung sau:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực trạng về ứng dụng phương pháp mô phỏng vào dạy học nghề hàn ở trường cao đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex

Chương 2: Ứng dụng phương pháp mô phỏng vào xây dựng bài giảng một số

mô đun đào tạo nghề hàn tại Trường cao đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm và đánh giá kết quả

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TRẠNG VỀ ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG VÀO DẠY HỌC NGHỀ HÀN Ở TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT VINATEX

1.1 Lý thuyết về phương pháp dạy học

1.1.1 Khái niệm

Theo triết học, ta có thể nêu một số nhận định sau đây của khái niệm về phương pháp:

− Phương pháp từ gốc tiếng Hy Lạp “Methodou” nghĩa là “con đường dõi theo

sau một đối tượng” Nó có nhiều nghĩa, ít nhiều, rộng hẹp, nông sâu

− Phương pháp là cách nhận thức con đường, phương tiện, là tổ hợp các bước mà trí tuệ phải đi theo để tìm ra và chứng minh chân lý (trong triết học và các khoa học) Chẳng hạn, phương pháp biện chứng, phương pháp diễn dịch, phương pháp phân tích

hệ thống Trong trường hợp này, “phương pháp” đồng nghĩa với “tiếp cận”, với

“lôgic”

− Phương pháp cũng đồng nghĩa với biện pháp kỹ thuật, biện pháp khoa học Phương pháp còn là tổ hợp những quy tắc, nguyên tắc, quy phạm dùng để chỉ đạo hành động, chẳng hạn trong dạy và học phải tuân theo nguyên tắc sư phạm, nguyên tắc trực quan

− Trong lĩnh vực quản lý, phương pháp còn được hiểu theo nghĩa kế hoạch có hệ thống hay quy trình các giai đoạn cần triển khai làm một việc gì đó Vì thế ta quen nói

“làm việc có phương pháp” tức có kế hoạch, có tổ chức hợp lý

− Tuy nhiên, chỉ có định nghĩa của Hêghen đưa ra là chứa đựng nội hàm sâu sắc

và bản chất nhất, được Lênin nêu lên trong tác phẩm “Bút ký triết học” của mình:

phương pháp là “ý thức về hình thức của sự tự vận động bên trong của nội dung”

1.1.2 Một số quy luật cơ bản chi phối phương pháp

1.1.2.1 Mặt khách quan và chủ quan của phương pháp

* Mặt khách quan: Gắn liền với đối tượng của phương pháp, là quy luật khách

quan chi phối đối tượng mà chủ thể phải ý thức được Chẳng hạn, trong việc giảng dạy

M N P

của giáo viên (GV), mặt khách quan của phương pháp giảng dạy là những quy luật tâm

lý những biểu hiện cảm xúc, diễn biến tâm lý của GV và HS về một vấn đề cụ thể

* Mặt chủ quan: Gắn liền với chủ thể (GV) sử dụng phương pháp, phương tiện

và thiết bị Đó là những thao tác hướng vào đối tượng mà chủ thể lựa chọn hợp với quy luật chi phối đối tượng, là hành động đúng đắn hợp quy luật

Hai mặt khách quan và chủ quan của phương pháp luôn luôn tương tác với nhau

và tạo nên sự hiệu quả của phương pháp đó Nói đơn giản, khi chủ thể hiểu rõ bản chất của đối tượng, thì trên cơ sở đó lựa chọn thao tác, quy trình hành động đúng đắn hợp

lý mới thực hiện đúng đắn hợp lý hành động đó, và đi tới kết quả Hiểu đúng bản chất của đối tượng thì hành động sẽ hiệu quả

Từ những điều trên: Chủ thể (GV) phải có kiến thức bản chất của đối tượng và

áp dụng phương pháp phù hợp với đối tượng thì đem lại hiệu quả cao

1.1.2.2 Phương pháp chịu sự chi phối của mục đích nội dung

Phương pháp (P) gắn bó với mục đích (M), nội dung (N) của hoạt động theo quy luật: Mục đích quy định nội dung và nội dung quy định phương pháp

Trong dạy học xuất phát từ mục tiêu đào tạo đi xây dựng nội dung học tập và từ nội dung học tập mới lựa chọn phương pháp giảng dạy cho phù hợp

Hình 1.1: Mục đích, nội dung quy định phương pháp

Mục đích nào, phương pháp ấy, không có phương pháp vạn năng, chung cho mọi hoạt động Muốn cho phương pháp được hiệu nghiệm, hoạt động thành công thì phải bảo đảm được hai điều: 1.Xác định mục đích; 2 Tìm được phương pháp thích hợp với mục đích Tính có mục đích của phương pháp là nét đặc trưng cơ bản nổi bật nhất của nó

Nội dung nào, phương pháp ấy, không có phương pháp vạn năng ứng với mọi nội dung Sự thống nhất của nội dung với phương pháp thể hiện ở lôgic phát triển của bản thân đối tượng nghiên cứu Đúng như Hegen đã nêu, phương pháp là ý thức về hình thức của sự vận động bên trong của nội dung Đối với các vật thể hiện tượng, nội dung là cấu trúc, tổ chức bên trong của hệ, là thành phần, tức là bộ phận, những mối liên hệ cấu tạo nên hệ; còn hình thức là cách tồn tại và biểu hiện của nội dung, cách thức tổ chức bên trong của nội dung, cách thức liên hệ các bộ phận lại với nhau (tương tác), là tính chất của những tương tác giữa các bộ phận của hệ Do đó, theo Hegen, phương pháp là nhận thức của chủ thể về hình thức, về cách thức tổ chức bên trong (tương tác, liên kết, tự vận động) của các thành tố cấu tạo nên hệ, tức là thành phần của hệ (nội dung) Rõ ràng là cấu trúc của hệ (nội dung) quyết định cách thức tự tổ chức của hệ, tức là quyết định phương pháp tự tổ chức của hệ, chức năng và kết quả vận hành của hệ

Quy luật trên đây đưa ta đến một hệ quả rất quan trọng về mặt phương pháp luận: Một lý thuyết khoa học trưởng thành sẽ có khả năng tác động như một phương pháp khoa học Đó là vì lý thuyết khoa học phanh phui được bản chất cấu trúc của hệ (nội dung) và cách thức vận hành của hệ, cách thức tồn tại và biểu hiện của hệ (hình thức)

Về tính hiệu nghiệm của phương pháp là: trong mọi hoạt động cần tìm chọn được phương pháp thích hợp với mục đích và nội dung, thống nhất với mục đích và nội dung

1.1.2.3 Hệ thống các tiêu chuẩn về tính hiệu nghiệm của phương pháp

Hiểu quy luật khách quan hành động chủ quan theo quy luật đó là bản chất của

hệ thống các tiêu chuẩn về tính hiệu nghiệm của phương pháp ta có thể tóm tắt hệ thống đó như sau

− Hiểu rõ quy luật khách quan chi phối đối tượng của hoạt động, hành động chủ quan theo quy luật đó

− Bảo đảm nhất quán sự thống nhất biện chứng của mục đích, nội dung và phương pháp hoạt động

M N P

Hình 1.2 Quan hệ giữa mục đích, nội dung và phương pháp

- Phát triển kế hoạch và thi công đúng đắn, thành thạo cấu trúc công nghệ của phương pháp

- Chuyển hoá và phối hợp tối ưu nhiều phương pháp thành phương pháp mới, phù hợp với mục đích, nội dung đặc thù của hành động

Những tiêu chuẩn trên đây phản ánh những quy luật chi phối phạm trù phương pháp Chúng có giá trị như những nguyên tắc chỉ đạo việc lựa chọn, phối hợp, sử dụng phương pháp

1.2 Tổng quan về phương pháp mô phỏng

1.2.1 Mô phỏng (Simulation)

Mô phỏng từ lâu đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: kỹ thuật, kinh tế, xã hội, khoa học công nghệ 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

Có nhiều quan điểm xung quanh khái niệm mô phỏng:

Theo Từ điển tiếng Việt, mô phỏng là phỏng theo

Mô phỏng là thực nghiệm quan sát được và điều khiển được trên mô hình của đối tượng khảo sát

"Phương pháp mô phỏng trong dạy học là phương pháp nhận thức thế giới quan thông qua nghiên cứu mô hình mà ta quan tâm"

Nancy Roberts và đồng nghiệp giải thích: mô phỏng có nghĩa là bắt chước Đặc

tính của mô phỏng là bắt chước một cái gì đó Ví dụ: Người lái xe ôtô tập luyện lái xe

"trên đường" với mô phỏng buồng lái và hệ thống điều khiển Mô phỏng gồm một số

mô hình, các mô hình này thường đơn giản hơn đối tượng thật

Theo Robert E Stephenson, mô phỏng là nghiên cứu trạng thái mô hình để qua

đó hiểu được hệ thống thực Ông cho rằng: các nhà kỹ thuật thường giải quyết các vấn

đề bằng trực giác và nhiều vấn đề đã được giải quyết bằng cách này, tuy nhiên trong thực tế họ phải gặp nhiều vấn đề khó khăn phức tạp (thời gian, kinh tế và sự nguy hiểm) mà chỉ có thể sử dụng phương pháp mô phỏng mới có thể giải quyết được Việc

mô phỏng bắt đầu bằng việc tạo ra một mô hình bằng trí tưởng tượng (có suy nghĩ) của con người về những yếu tố có liên quan đến hệ thống thực Đôi khi người ta nhận thấy rằng, giữa mô hình nhận được và thực tế có mâu thuẫn, song việc khảo sát được bổ sung và tiếp tục cho đến khi thỏa mãn yêu cầu mà giả thuyết đề ra Ví dụ: mô hình vũ trụ của Copecnic, Niuton, Anhxtanh Có hai dạng mô hình: mô hình tỷ lệ (kích thước lớn hoặc nhỏ hơn hoặc bằng vật thật) và mô hình toán học đã được ông đề cập Tuy nhiên, ông mới chú ý đến mô phỏng các hệ thống vật lý đơn giản

Christophe Mercier cho rằng, mô phỏng là tiến hành thí nghiệm trên mô hình Đó

là quá trình nghiên cứu được tiến hành trên vật nhân tạo mô phỏng hiện tượng mà

người nghiên cứu cần để quan sát và làm thực nghiệm, từ đó rút

1.2.2 Mô hình

Mô hình là một thuật ngữ được dùng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học Thông thường, mô hình được coi như là cái mẫu mà các đối tượng cần nghiên cứu tương ứng ít nhiều với nó, nhưng không hoàn toàn đồng nhất với nó Một mô hình chỉ phản ánh một số tính chất của đối tượng Nhiều khi cùng một đối tượng phải dùng nhiều mô hình mới giải thích được Chẳng hạn, để giải thích sự truyền ánh sáng, trong vật lý học cổ điển, người ta dùng mô hình "hạt ánh sáng", nhưng sau đó khi phát hiện

ra hiện tượng giao thoa ánh sáng thì lại dùng mô hình "sóng ánh sáng" để giải thích Khi nghiên cứu mô hình, ta có thể nhận được thông tin về vật đã được mô hình hóa, giúp ta hiểu biết về sự vật Đôi khi mô hình được dùng để dự đoán tương lai

Đôi khi mô hình có khả năng nhận biết cả những vấn đề chưa biết (mô hình tĩnh gồm các bản thiết kế xây dựng khu dân cư, bản vẽ kỹ thuật chi tiết máy) Hơn nữa, về mặt tâm lý, mô hình kích thích ý nghĩ của người nghiên cứu, cho nên mô hình được dùng với tư cách là "cái trục tư duy"

Theo Từ điển tiếng Việt mô hình là vật cùng hình dạng nhưng được thu nhỏ hoặc phóng đại, mô phỏng cấu tạo và hoạt động của một vật khác để trình bày và nghiên cứu A B Lotov coi mô hình là một đối tượng bổ trợ để nghiên cứu gián tiếp một đối tượng khác

Mô hình là thể hiện bằng thực thể (Substance) hay bằng khái niệm một số thuộc tính và quan hệ đặc trưng của một đối tượng nào đó (gọi là nguyên hình - Prototype)

nhằm mục đích nhận thức: dùng làm đối tượng quan sát thay cho nguyên hình hoặc dùng làm đối tượng nghiên cứu (thực nghiệm hay suy diễn) về nguyên hình

Mô hình thỏa mãn các điều kiện cho trước của bài toán về nguyên hình "tư cách

đại diện" hay tính hợp thức (Validity) của mô hình

Hiện chưa có một lý thuyết tổng quát về mô hình nói chung, mà chỉ có những lý thuyết được xây dựng cho từng loại mô hình Việc phân loại mô hình sẽ dựa trên cơ sở

các lý thuyết này

1.2.3 Tính chất của mô hình

Với tư cách là một hệ thống phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu, ngoài việc đáp ứng yêu cầu về tính đơn giản và trực quan, một mô hình còn có những tính chất cơ bản sau:

a) Tính giống với “vật gốc”

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

Sự giống nhau có thể về cấu trúc, khi đó sự tương tự chủ yếu ở mối quan hệ giữa các phần tử của hai hệ thống, cũng có thể là tương tự về chức năng, nghĩa là các phần tử tương ứng của hai hệ thống có chức năng giống nhau nhưng cấu trúc có thể khác nhau.Thuộc loại cuối cùng thường thấy khi so sánh một hệ thống vật chất thực và

sự diễn tả toán học của nó Các phần tử thuộc hai hệ thống này không có điểm giống nhau, nhưng kết quả thu được trong quá trình biến đổi toán học lại phù hợp với kết quả thu được bằng thực nghiệm

b) Tính lý tưởng

MH thực thể MH khá i niệm

Mô hình(MH)

MHtr?chmẫu

MH

đồngdạ ng

MHt- ơngtự

MHhệthức

MHcấutrúc

MHhìnhhọc

MH

độnghọc

MH

độnglựchọc

Mụ hỡnh nào cũng cú tớnh chất lý tưởng ớt hay nhiều Núi cỏch khỏc khụng cú

mụ hỡnh nào giống hệt thực tiễn bởi nếu như vậy thỡ nú khụng cũn tớnh cỏch là vật đại diện, thay thế nữa

Tớnh lý tưởng của mụ hỡnh khỏc với tớnh đơn giản ở chỗ, khi mụ hỡnh hoỏ người

ta khụng thể xõy dựng được cỏc tớnh chất giống hệt với nguyờn hỡnh

c) Tớnh chủ quan

Khi nghiờn cứu thường cú quan điểm riờng của người nghiờn cứu Trờn thực tế mỗi người nhỡn nhận một vấn đề trờn những khớa cạnh, những gúc độ khỏc nhau, do đú quyết định những tớnh chất và mối quan hệ cơ bản của đối tượng khỏc nhau Điều này dẫn đến từ cựng một đối tượng mỗi người xõy dựng cho mỡnh một mụ hỡnh khỏc nhau,

đú là tớnh chủ quan của mụ hỡnh

1.2.4 Phõn loại mụ hỡnh

Hiện chưa cú một lý thuyết tổng quỏt về mụ hỡnh núi chung, mà chỉ cú những lý thuyết được xõy dựng cho từng loại mụ hỡnh

Hỡnh 1.3 Phõn loại mụ hỡnh

1.2.4.1 Mô hình thực thể (Substantial model)

Mô hình thực thể là một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực hiện một cách vật chất, hệ thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hình sẽ cung cấp cho chúng ta những thông tin về đối tượng Vậy mô hình thực thể là những mô hình vật chất hoặc vật chất hoá được (ví dụ như mô hình động cơ đốt trong, mô ôtô, mô hình dao động nói chung các mô hình này hay được dùng trong quá trình thực nghiệm)

Dựa trên tiêu chuẩn cùng chất, giống về chất, khác về chất giữa nguyên hình và

mô hình, mô hình thực thể được chia thành ba loại:

a) Mô hình trích mẫu (Sampling Model)

Từ tổng thể cần nghiên cứu (nguyên hình) người ta chọn ra một số phần tử (gọi là tập mẫu hay mô hình trích mẫu), qua phân tích tập mẫu người ta suy ra các kết luận về tổng thể cần nghiên cứu Lý thuyết xác suất giải quyết hai yêu cầu của việc mô hình hóa: tập mẫu phải có dung lượng đủ lớn thỏa mãn độ chính xác và độ tin cậy cho trước và từ kết quả trên kết quả tập mẫu ta sẽ được các đánh giá hay ước

lượng khác nhau về tổng thể Mô hình trích mẫu cùng chất với nguyên hình Ví dụ:

để đánh giá độ ô nhiễm nước của một dòng sông, không thể mang cả dòng sông về phòng thí nghiệm để nghiên cứu, người ta phải lấy các mẫu nước ở các vị trí khác nhau, phân tích mẫu nước và rút ra kết luận

Trong dạy học thực hành gầm ôtô, để đánh giá hiệu quả của một phương pháp dạy học mới, các GV thường tiến hành thực nghiệm sư phạm, dùng các phương pháp này dạy thực nghiệm ở một số lớp (được chọn ngẫu nhiên), qua đánh giá định tính và định lượng, rút ra kết luận về tính khả thi của phương pháp mới đó

b) Mô hình đồng dạng (Similar model)

Hai thực thể được gọi là đồng dạng khi các đại lượng vật lý cùng tên của chúng

+ Nếu các vận tốc tương ứng của chúng tỷ lệ nhau, ta có đồng dạng động lực học

* Mô hình đồng dạng hình học (Geometrical Similar Model)

Mô hình đồng dạng hình học là hình ảnh của đối tượng tại thời điểm quan sát Chúng ta nhận thức được thế giới xung quanh cơ bản là nhờ thị giác, mà trực giác hình học có quan hệ chặt chẽ với thị giác Vì vậy mô hình hình học (mô tả trạng thái tĩnh) được dùng rất phổ biến trong dạy học Ví dụ: bản vẽ kỹ thuật, mô hình ôtô, mô hình máy bay, mô hình động cơ

Trong dạy học kỹ thuật, từ trước đến nay bản vẽ kỹ thuật chưa được xem là một

mô hình hình học và việc nghiên cứu bản vẽ kỹ thuật chưa được xem là mô phỏng Có thể thấy trong trường hợp bản vẽ chi tiết hoặc bản vẽ lắp (chi tiết và cụm máy chưa được chế tạo), mô hình này được xây dựng theo sự hình dung trong óc của người thiết

kế và vật chất hoá trên bản vẽ có tác dụng giúp họ dựa vào đó mà chọn phương án công nghệ chế tạo sản phẩm hợp lý nhất Vì thế, không những chỉ việc nghiên cứu bản

vẽ kỹ thuật để chế tạo mà ngay cả việc vẽ nó sao cho đạt các yêu cầu chuyên môn cũng chính là quá trình mô phỏng Mô hình này không phải là ảnh chụp của nguyên hình mà được xây dựng theo những quy ước của tiêu chuẩn bản vẽ kỹ thuật (ví dụ: quy ước kích thước bản vẽ, độ lớn của các đường vẽ, chữ viết, mặt cắt, ren )

* Mô hình đồng dạng động học (Kinematical Similar Model)

Mô hình động học là mô hình trạng thái động của nguyên hình Ví dụ: mô hình động hình học mô tả chuyển động cơ cấu trục khủyu – thanh truyền

* Mô hình đồng dạng động lực học (Dynamical Similar Model)

Mô hình động lực học thường sử dụng trong việc nghiên cứu sự biến đổi trạng thái của một đối tượng dưới tác dụng của môi trường Ví dụ: mô hình thử nghiệm công suất động cơ của ôtô khi thay đổi độ cao làm việc trong phòng thí nghiệm, mô hình thử nghiệm lực tác động của khí quyển đối với vỏ may bay

c) Mô hình tương tự (Analogue Model)

Hai thực thể khác nhau về bản chất vật lý được gọi là tương tự khi trạng thái của chúng được mô tả cùng một hệ phương trình vi phân với cùng một điều kiện đơn trị

Mô hình tương tự là một thực thể có những thông số vật lý khác tên với nguyên hình (tức là khác chất với nguyên hình) và được xác định theo lý thuyết tương tự

Mô hình tương tự thường được gọi tên theo chất liệu cuả mô hình và nguyên hình: mô hình tương tự điện cơ, mô hình tương tự điện nhiệt, tương tự điện thủy lực, tương tự khí thủy lực

1.2.4.2 Mô hình khái niệm (Conceptual Model)

Mô hình khái niệm khác mô hình thực thể ở chỗ đây là các mô hình có tính chất hình thức, trừu tượng Trong các ngành khoa học kỹ thuật, mô hình toán học là điển hình của loại mô hình này Mô hình toán học dùng ngôn ngữ toán học để mô tả đối tượng Việc nghiên cứu các mô hình toán học thường dựa trên cơ sở vận dụng các lý thuyết toán học hiện đại kết hợp công nghệ thông tin

Mô hình khái niệm là hệ thống những ký hiệu dùng với tư cách là mô hình: hình vẽ, sơ đồ, đồ thị, chữ cái, các công thức, phương trình toán học

Mô hình toán học là mô hình khái niệm dưới dạng cấu trúc hay một hệ thức toán học Như vậy mô hình toán học dùng các ngôn ngữ toán học để khảo sát, nghiên cứu đối tượng Nguyên tắc của việc mô hình toán học như sau: để nghiên cứu nguyên hình mà không thể tiến hành đo đạc trực tiếp được, người ta thường tiến hành đơn giản hoá nguyên hình, chỉ giữ lại những yếu tố cần thiết nhất và dùng các biểu thức toán học để mô tả trạng thái của nguyên hình Việc giải các phương trình trạng thái trên được thực hiện bằng các mô hình toán học trên máy tính điện tử (tương tự hoặc số) Cuối cùng, các kết quả thu được từ mô hình sẽ được phân tích, so sánh và diễn giải với nguyên hình Nếu việc phân tích và so sánh cho thấy sự tương tự giữa nguyên hình và

mô hình thì từ đây ta có thể thay đổi các tham số của mô hình và nghiên cứu rồi đưa ra các kết luận tương ứng đối với nguyên hình

Chẳng hạn như tất cả những đại lượng q biến thiên thoả mãn phương trình q +

2.q = 0 đều biến thiên theo một quy luật dao động điều hoà Bởi vậy có thể dùng công thức đó làm mô hình của mọi loại dao động điều hoà không phụ thuộc vào bản chất của dao động

Mục đích mô hình hoá là thay thế đối tượng nghiên cứu bằng phương trình sao cho có thể thu được những thông tin cần thiết một cách dễ dàng nhất Bởi vậy có thể ở giai đoạn đầu của quá trình nhận thức xuất phát từ những yếu tố quan sát được (lực đàn hồi) để xây dựng mô hình dao động cơ học sau đó dùng mô hình nghiên cứu dao động điện không quan sát trực tiếp được Mô hình khái niệm có thể phân chia thành hai loại sau:

a) Mô hình hệ thức

Là mô hình dùng hệ thức hay phương trình toán học để mô tả trạng thái của đối tượng nghiên cứu Ví dụ: Phương trình vi phân mô tả dao động cưỡng bức của con lắc lo xo:

2 2

2

+ dt

là khối lượng quả cầu, 0 là tần số dao động,  là tần số góc ngoại lực

Mô hình hệ thức có thể là: Tất định (mô tả bằng các đại lượng có trị số xác định), ngẫu nhiên (mô tả bằng các đại lượng có giá trị ngẫu nhiên dựa theo lý thuyết xác suất và thống kê)

b) Mô hình cấu trúc

Mô hình cấu trúc dùng cấu trúc toán học để mô tả cấu trúc và trạng thái bên trong của nguyên hình Một tập hợp nào đó được trang bị một cấu trúc toán học là một tập hợp trên đó đã cho một hoặc nhiều quan hệ, một hoặc nhiều luật hợp thành trong hay ngoài, một hoặc nhiều topo với những tính chất cơ bản cho trước phát biểu thành mệnh đề gọi là tiên đề của cấu trúc

Có ba loại cấu trúc cơ bản:

* Cấu trúc thứ tự là cấu trúc có quan hệ trước sau, trên dưới Ví dụ dùng một graph có hướng để mô tả tiến trình của một công việc

* Cấu trúc đại số là cấu trúc trong đó có một luật hợp thành (trong hoặc ngoài)

Ví dụ: các mạch logic là mô hình của đại số logic

* Cấu trúc topo là cấu trúc trong đó có sự bất biến của các lân cận trong các phép biến đổi liên tục

Trong thực tế ta 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 đó (hình học hoặc phi hình học) của đối tượng được xét Các lược đồ cấu trúc của một hệ thống, lưu đồ lập trình cho máy tính, lưu đồ vận hành của một thiết bị, biểu đồ tiến độ của một quá trình, là những

ví dụ thường gặp của mô hình này Mô hình lược tả ngoài lợi ích về việc quan sát, trong nhiều trường hợp, giúp ích cho việc nghiên cứu phương án quy hoạch, phân bổ hợp lý, trên nguyên hình

1.2.5 Phương pháp mô phỏng

Trong nhiều lĩnh vực, các nhà nghiên cứu đã dùng phương pháp mô phỏng để nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm nên nó là phương pháp tổng quát của nhiều ngành khoa học khác nhau

Đối với quá trình dạy học, PPMP theo hướng chuyển hóa từ phương pháp nghiên cứu sang phương pháp dạy học đang và sẽ trở thành một trong các phương pháp dạy học có hiệu quả cao về nhiều mặt như trực quan, sinh động, gây hứng thú học tập và nghiên cứu, phát huy tư duy sáng tạo, v.v

Mô phỏng là thực nghiệm quan sát được và điều khiển được trên mô hình, vì thế phương pháp mô phỏng cũng có những tên gọi tương ứng theo mô hình như: Mô phỏng hình học, mô phỏng động hình học, mô phỏng số, Tuỳ mục đích, điều kiện khảo sát và sự chi phối bởi các tính chất của mô hình nên cùng một đối tượng, có thể

mô hình hoá dưới nhiều dạng khác nhau, vì thế có nhiều cách mô phỏng khác nhau tương ứng 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 tham gia tạo dựng, cải tiến như phim, băng hình, Do máy tính ngày càng phổ biến, các phương pháp mô phỏng bằng đồ hoạ vi tính đã trở thành hiện thực ở khá nhiều trường, Tuy nhiên, việc chọn lựa sản phẩm nào phù hợp với tình hình của đất nước,

1.2.5.1 Cấu trúc của phương pháp mô phỏng

Hình 1.4: Sơ đồ cấu trúc của phương pháp mô phỏng

Phương pháp mô phỏng (theo sơ đồ 1.4) được tiến hành theo 3 bước:

(1) Mô hình hóa: Từ mục đích nghiên cứu, cần xác định, lựa chọn một số tính chất và

mối quan hệ chính của đối tượng nghiên cứu đồng thời trừu xuất những tính chất và mối quan hệ thứ yếu để xây dựng mô hình

(2) Nghiên cứu mô hình (tính toán, thực nghiệm ) để rút ra nghiên cứu hệ quả lý

thuyết, kết luận về đối tượng nghiên cứu

(3) Từ kết quả thu được trên mô hình suy ra các kết quả thực tiễn

- Do đó, các yếu tố cấu trúc PPMP gồm: đối tượng cần nghiên cứu, mô hình, kết quả nghiên cứu mô hình

Để việc mô hình hóa đạt hiệu quả, cần lưu ý một số nguyên tắc khi xây dựng mô hình:

- Đơn giản: mô hình chỉ tương tự với đối tượng nghiên cứu ở một số mặt nào đấy nhằm phục vụ cho một mục đích chứ không phải nhiều mục đích Vậy khi mô hình hóa, ta phải thực hiện các thao tác trừu tượng hóa, khái quát hóa, những thao tác này dẫn đến một sự đơn giản hóa để lược bỏ bớt những chi tiết không cần

- Mô hình thay thế hợp thức đối tượng nghiên cứu: có thể chuyển các kết quả nhận được nghiên cứu mô hình sang đối tượng nghiên cứu

- Trực quan: Nguyên tắc này dễ thấy đối với mô hình thực thể Đối với mô hình khái niệm tính trực quan thể hiện ở chỗ có thể quan sát kết quả và làm thực nghiệm thay đổi tham số trên mô hình

Trong điều kiện hiện nay, khi dạy học bằng PPMP, bước (2) của quá trình mô phỏng giữ vai trò quan trọng vì việc lĩnh hội kiến thức của SV chủ yếu thông qua nghiên cứu mô hình, điều này nhấn mạnh vai trò của "mô phỏng"

1.2.5.2 Phương pháp mô phỏng với sự trở giúp của máy tính

Nhờ các máy tính điện tử có tốc độ cao, dung lượng bộ nhớ lớn, kỹ thuật lập trình hiện đại mà người ta có thể xây dựng được các mô hình có tính hợp thức cao với đối tượng cần nghiên cứu Đặc biệt, phương pháp mô phỏng số rất có hiệu quả để nghiên cứu những đối tượng có cấu trúc phức tạp, các đối tượng mà trong đó có các biến ngẫu nhiên Bản chất của phương pháp mô phỏng số là xây dựng một mô hình số (mô hình thể hiện bằng chương trình của máy tính) cho đối tượng cần nghiên cứu (nguyên hình), sau đó người ta tiến hành thực nghiệm trên mô hình, kết quả nhận được trên mô hình cần hợp thức với nguyên hình

* Phân loại phương pháp mô phỏng số

- Phương pháp mô phỏng liên tục: tín hiệu vào là liên tục Mô hình toán học được biểu diễn bằng phương trình vi phân, tích phân

- Phương pháp mô phỏng rời rạc: các biến liên tục được rời rạc hoá, nhận được các giá trị gián đoạn theo thời gian Mô hình được biểu diễn băng phương trình sai phân

* Quá trình mô phỏng số: Quá trình mô phỏng số được biểu diễn như sau:

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

1 Từ mục đích nghiên cứu ta thu thập các thông tin, dữ liệu cần thiết của đối tượng và các yếu tố tác động (môi trường), trên cơ sở đó xây dựng mô hình nguyên lý (phản ánh bản chất của đối tượng nghiên cứu)

2 Mô hình máy tính: Tiến hành lập trình để xây dựng mô hình trên máy tính (là những chương trình chạy trên máy tính) Các chương trình này được viết bằng các

ngôn ngữ cao cấp thông dụng như Visual Basic, Visual C ++ , Pascal

3 Lập kế hoạch thực nghiệm (số lần thử nghiệm, thời gian mô phỏng), hiệu chỉnh kế hoạch thực hiện để đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu Thử nghiệm mô phỏng: cho chương trình chạy để lấy kết quả Kết quả đó được biểu diễn đưới dạng kết

§ èi t- î ng nghiªn cøu

Để tiện lợi cho việc chế tạo và sử dụng mô phỏng, người ta đã phát triển nhiều phần mềm chế tạo mô phỏng chuyên dùng trong việc tạo các phim hoạt hình mô phỏng

cũng có nhiều phần mềm chuyên dụng như 3D Studio, Media Studio Pro của Ulead

Hình 1.5 Sơ đồ của phương pháp mô phỏng có sự trợ giúp của máy tính

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

để bổ sung sửa chữa sai sót, các kết quả được xử lý tốt, thuận tiện cho việc sử dụng Tuy nhiên, việc sử dụng ngôn ngữ cao cấp hoặc phần mền chuyên dụng vào việc dạy học còn gặp một số khó khăn như việc lập trình mô phỏng phức tạp, yêu cầu giao viên phải có trình độ máy tính tương đối thành thạo Mặt khác, các phần mềm chuyên dụng thông thường chiếm bộ nhớ lớn, vì vậy việc cài đặt các máy tính thông dụng không

thuận tiện Vì thế, một vấn đề đặt ra là cần xây dựng những phần mền thiết thực, đơn giản trong sử dụng, phù hợp với chương trình học tập và điều kiện hiện có của trường

1.2.6 Cơ sở lý luận về việc ứng dụng PPMP vào dạy một số mô đun nghề hàn của trường CĐNKTKT Vinatex

12.6.1 Chương trình các môđun đào tạo trình độ cao đẳng nghề hàn tại trường (Ban hành kèm theo Quyết định số 135/2009/QĐ-CĐNKTKT ngày 20 tháng 4 năm

2009 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề Kinh tế Kỹ thuật Vinatex)

a) Mục tiêu đào tạo

* Kiến thức, kỹ năng nghề nghiệp

- Kiến thức:

+ Trình bày được các kiến thức cơ bản về công nghệ hàn để vận dụng một cách sáng tạo vào việc tính toán kết cấu hàn, các vật liệu sử dụng trong nghề hàn, xác định chế độ hàn, thiết kế quy trình công nghệ hàn và các công việc khác của người thợ hàn

- Kỹ năng:

+ Hàn các mối hàn và kết cấu hàn phức tạp chế tạo từ các vật liệu thường dùng trong công nghiệp và dân dụng bằng các phương pháp hàn thủ công, bán tự động và tự động đạt yêu cầu kỹ thuật, theo quy trình hoàn chỉnh, đảm bảo tính thẩm mỹ, tiết kiệm

và an toàn

+ Có khả năng làm việc độc lập và tổ chức làm việc theo nhóm; có đạo đức, lương tâm nghề nghiệp, ý thức kỷ luật, tác phong công nghiệp, có sức khỏe; có khả năng tìm việc làm, tự tạo việc làm hoặc tiếp tục học lên trình độ cao hơn

* Chính trị, đạo đức; thể chất và quốc phòng

- Chính trị, đạo đức:

+ Có hiểu biết về đường lối phát triển kinh tế của Đảng, truyền thống của giai cấp công nhân Việt Nam, phát huy truyền thống của giai cấp công nhân Việt Nam nói chung và của người thợ hàn nói riêng

+ Có khả năng làm việc độc lập, làm việc theo nhóm, sáng tạo ứng dụng kỹ thuật, công nghệ vào công việc, giải quyết các tình huống kỹ thuật phức tạp trong thực

tế

+ Có đạo đức, lương tâm nghề nghiệp, ý thức kỷ luật, tác phong công nghiệp nhằm tạo điều kiện sau khi tốt nghiệp có khả năng tìm việc làm, tự tạo việc làm hoặc tiếp tục học lên trình độ cao hơn

b) Danh mục các môn học và mô đun nghề hàn

* Bảng 1.1 Danh mục các môn học và mô đun đào tạo trình độ cao đẳng nghề hàn

Thời gian của môn học,

mô đun (giờ) Năm

Thời gian của môn học,

mô đun (giờ) Năm

Thời gian của môn học,

mô đun (giờ) Năm

* Bảng 1.2 Các bài học của mô đun hàn điện hồ quang tay

STT Tên các bài trong mô đun

1 Những kiến thức cơ bản khi hàn điện hồ quang tay

2 Vận hành máy hàn điện thông dụng

3 Hàn đường thẳng trên mặt phẳng ở vị trí bằng

4 Hàn giáp mối không vát mép ở vị trí bằng

5 Hàn mối hàn giáp mối có vát mép ở vị trí bằng

6 Hàn góc không vát mép (hàn chồng) ở vị trí bằng

7 Hàn góc có vát mép ở vị trí hàn bằng

8 Hàn gấp mép kim loại mỏng ở vị trí hàn bằng

* Bảng 1.3 Các bài học của mô đun hàn TIG

STT Tên các bài trong mô đun

1 Vận hành thiết bị hàn TIG

2 Hàn giáp mối không vát mép (hàn TIG)

3 Hàn giáp mối có vát mép (hàn TIG)

4 Hàn gấp mép tấm mỏng (hàn TIG)

5 Hàn góc không vát mép (hàn TIG)

6 Hàn góc có vát mép (hàn TIG)

* Bảng 1.4 Các bài học của mô đun hàn MIG,MAG cơ bản

STT Tên các bài trong mô đun

1 Những kiến thức cơ bản khí hàn MAG, MIG

c) Đặc điểm nội dung mô đun/môn học

Đặc điểm nội dung môn học thực hành gầm ôtô gồm các nội dung sau:

-Tính cụ thể: Nội dung môn học bao gồm những kiến thức về thiết bị kỹ thuật, quy trình kỹ thuật, các thao tác lao động cụ thể Những tri thức này có thể phần nào trực tiếp tri giác ngay trên các sản phẩm kỹ thuật và qua thao tác mẫu của GV

-Tính trừu tượng: Phản ánh trong hệ thống các khái niệm, các nguyên lý kỹ thuật Ví dụ: nguyên lý làm việc của bộ vi sai, nguyên lý tạo ra từ trường quay

-Tính tổng hợp: Môn học được xây dựng trên cơ sở nguyên tắc kỹ thuật tổng hợp

-Tính tích hợp: ứng dụng những kiến thức thuộc các khoa học khác nhau như:

cơ, điện, điện tử, công nghệ thông tin

Ph- ¬ng ph¸ p

m« pháng

Qu¸ tr×nh d¹ y häc

KÝch thÝch høng thó häc tËp

-Tính định hướng sản phẩm: Nội dung bài học gắn với một sản phẩm kỹ thuật

và hướng tới sữa chữa được sản phẩm đó

-Tính thực tiễn: Nội dung môn học phản ánh thực tiễn hoạt động lao động sản xuất của con người, giải quyết những nhiệm vụ cụ thể của đời sống lao động, khoa học

kỹ thuật, nội dung này thường gắn liền với một quá trình sản xuất nhất định

1.2.6.2 Hiệu quả khi vận dụng PPMP vào dạy học một số mô đun nghề hàn của trường CĐNKTKT Vinatex

Hiệu quả vận dụng PPMP vào dạy học một số mô đun nghề hàn được thể hiện

Hình 1.6: Hiệu quả vận dụng PPMP vào dạy học

Quá trình vận dụng PPMP vào dạy học một số mô đun nghề hàn sẽ có một số tác dụng sau:

a) Kích thích hứng thú học tập của SV khi quan sát MHMP thể hiện

- Tập trung cao độ sự chú ý để phản ánh những dấu hiệu, đặc điểm của từng thao động tác, nhận thức mối quan gữa các bước thực hiện và phương pháp hành động

- Phát huy tính tích cực, làm nảy sinh khát vọng hành động từ đó làm tăng khả năng làm việc của họ

b) Phát triển tư duy kỹ thuật

- Rèn luyện và phát triển khả năng quan sát, phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá và khái quát hoá các hiện tượng hay quá trình để đưa ra những kết luận nhanh nhất, chính xác nhất về đối tượng quan sát

- Hình thành và rèn luyện kỹ năng xử lý những vấn đề nảy sinh bất ngờ trong quá trình luyện tập, năng lực vận dụng vốn kiến thức vào hoạt động nghề nghiệp

- Nghiên cứu tình hình thực tế, linh hoạt đề ra các phương pháp thực hiện và lựa chọn phương án tối ưu

c) Giúp SV học theo nhịp độ bản thân

- Do quá trình quan sát và nhận thức khác nhau về khả năng thực hiện kỹ năng nghề của mỗi SV là khác nhau, nên các SV có thể mượn đĩa, thẻ có phim mô phỏng để xem trước khi học và luyện tập, tạo điều kiện cho quá trình lĩnh hội và rèn luyện kỹ năng nghề nghiệp của SV

Kích thích hứng thú học tập, phát triển tư duy kỹ thuật, học tập theo nhịp độ bản thân sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học của các mô đun nghề hàn

1.3 Phương tiện dạy học

1.3.1 Khái niệm về phương tiện dạy học

Phương tiện theo từ điển bách khoa toàn thư Microsoft Encyclopedia được hiểu

là một người, vật trung gian hoặc một công cụ trung gian để thực hiện giao tiếp

Theo Tô Xuân Giáp, phương tiện dạy học được hiểu trong mối quan hệ giữa thông điệp và phương tiện, phương tiện chở thông điệp đi Thông điệp từ thầy giáo, tuỳ theo phương pháp dạy học, được các phương tiện chuyển đến học sinh

1.3.2 Vai trò của phương tiện dạy học

Khi nghiên cứu về giáo dục học chúng ta đã biết một kết luận quan trọng, đó là:

"Tính trực quan là tính chất có tính qui luật của quá trình nhận thức khoa học" Do đó, khi dạy các môn học, đặc biệt là các môn khoa học tự nhiên, cần chú ý đến hai vấn đề chủ yếu sau:

+ Học sinh tri giác trực tiếp các đối tượng Con đường nhận thức này được thể hiện dưới dạng học sinh quan sát các đối tượng nghiên cứu ở trong các giờ học hay khi

đi tham quan

+ Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh tri giác không phải bản thân đối tượng nghiên cứu mà tri giác những hình ảnh, biểu tượng, sơ đồ phản ảnh một bộ phận nào đó của đối tượng

Trong khi tri giác những biểu tượng có sơ đồ hóa hoặc hình ảnh của đối tượng

và hiện tượng, quá trình cần nghiên cứu, học sinh có thể tìm hiểu được bản chất của các quá trình và hiện tượng đã thực sự xảy ra Những tính chất và hiểu biết về đối tượng được học sinh tri giác không chỉ bằng thị giác mà còn có thề bằng xúc giác, thính giác và trong một số trường hợp ngay cả khứu giác cũng được sử dụng

Trên cơ sở phân tích trên ta thấy rằng phương tiện dạy học có ý nghĩa to lớn đối với quá trình dạy học

Giúp học sinh dễ hiểu bài, hiểu bài sâu sắc hơn và nhớ bài lâu hơn

Phương tiện dạy học tạo điều kiện thuận lợi nhất cho sự nghiên cứu dạng bề ngoài của đối tượng và các tính chất có thể tri giác trực tiếp của chúng

Phương tiện dạy học giúp cụ thể hóa những cái quá trừu tượng, đơn giản hóa những máy móc và thiết bị quá phức tạp

Phương tiện dạy học giúp làm sinh động nội dung học tập, nâng cao hứng thú học tập bộ môn, nâng cao lòng tin của học sinh vào khoa học

Phương tiện dạy học còn giúp cho học sinh phát triển năng lực nhận thức, đặc biệt là khả năng quan sát, tư duy (phân tích, tổng hợp các hiện tượng, rút ra những kết luận có độ tin cậy )

Giúp giáo viên tiết kiệm được thời gian trên lớp trong mỗi tiết học Giúp giáo viên điều khiển được hoạt động nhận thức của học sinh, kiểm tra và đánh giá kết quả học tập của các em được thuận lợi và có hiệu suất cao

Tóm lại, phương tiện dạy học góp phần nâng cao hiệu suất lao động của thầy và trò

1.3.3 Chức năng của phương tiện trong giờ học

1.3.3.1 Nhiệm vụ của phương tiện dạy học trong giờ học

* Truyền đạt nội dung học tập

Cách truyền đạt nội dung học tập sơ khai nhất là sử dụng các đối tượng thực, ví

dụ như cây, hay việc làm động tác mẫu, như trong các giờ học rèn luyện kỹ năng: Giáo viên làm trước, học viên làm theo Tuy nhiên vì nhiều lý do mà không thể, không cần hay không nên đưa các đối tượng thực vào giờ học, khi đó người ta phải sử dụng đến các phương tiện dạy học như tranh ảnh, chữ viết miêu tả, băng từ hay phim ảnh

Phương tiện dạy học sử dụng trong các trường hợp này cần thiết càng gần, giống vật thật càng tốt, nó có thể là hình ảnh thu nhỏ cảu vật thật hay những mô tả chi tiết bằng ngôn ngữ Chẳng hạn, khi dạy về động cơ đốt trong kiểu pít tông ngoài việc

sử dụng sơ đồ chức năng của động cơ ta cũng phải chú ý đến các hình vẽ phối cảnh mô

tả hình dáng bên ngoài của động cơ, hay các chi tiết, cụm, bộ phận cấu thành động cơ

Ngoài ra, cũng có những nội dung học tập mà không hề tồn tại vật thật, ví dụ như các định luật vật lý hoặc các công thức toán học Trong trường hợp đó người ta phải sử dụng đến phương tiện đặc biệt là ký hiệu, chữ viết và ngôn ngữ

* Điều khiển giờ học

Một sự giới thiệu nội dung học thuần tuý, ví dụ như những nội dung trình bày trong một cuốn từ điển, không thể coi là một giờ học Vì thế ngoài việc giới thiệu nội dung thì phương tiện dạy học còn có nhiệm vụ điều khiển Người thầy giáo cần chiếm được sự chú ý của học sinh và hướng sự chú ý đó tới trong tâm của bài giảng, để cho việc học tập đạt được mục đích đề ra

Nhiệm vụ cơ bản của người giáo viên khi sử dụng phương tiện dạy học là phải lựa chọn phương tiện phù hợp với nội dung học tập Phương tiện dạy học sẽ giúp cho người giáo viên hướng sự chú ý của học sinh tới những điểm quan tâm trong bài học

mà không bị phân tán tư tưởng, giúp việc học của học sinh có hiệu quả hơn

Trong các sách giáo trình cũng thường chứa đựng sẵn những yếu tố điều khiển như các câu hỏi, bài tập Trong phương tiện dạy học hiện đại, ví dụ như những bộ phim video hay chương trình trên máy tính, khả năng điều khiển hoạt động học của