Luận văn Thí nghiệm thực hành ảo- Ứng dụng trong dạy nghề cơ khí động lực

là phải phân tích được đặc điểm, tính chất của các đối tượng, qui trình kỹ thuật trong nội dung học tập và những đối tượng "khó hoặc không thể hiện ' được bằng các TNTH thông thường để quyết định có cần xây dựng TNTH ảo cho nội dung đó không. Ví dụ như hiện tượng cảm ứn~ớiện từ, sự biến thiên của dòng điện xoay chiều, hiện tượng cộng hưởng điện. Bước 2: Xác định mục tiêu thực hiện và yêu cầu kỹ thuật của bài TNTH Mục tiêu thực hiện là một lời phát biểu mô tả kết quả thực hiện đã dự định của học sinh vào cuối bài dạy. Nó mô tả sự thực hiện của học viên chứkhông phải sự thực hiện của giáo viên hay qui trình giảng dạy. Như vậy, xác định mục tiêu cho bài TNTH ảo có nghĩa là xác định xem sau khi học xong bài TNTH ảo đó người học có khả năng: trình bày được những khái niệm gì, giải thích được quá trình gì, hình thành và rèn luyện được những kỹ năng gì. Như vậy căn cứ để xác định mục tiêu cho bài TNTH ảo chính là các đối tượng, các quá trình đã được lựa chọn ở bước 1, đặc biệt bám sát mục tiêu của các bài TNTH thực (nếu có). Căn cứ vào mục tiêu đã xác định, làm thế nào để thực hiện mục tiêu đó? Xác định yêu cầu kỹ thuật của TNTH ảo là một công việc rất quan trọng để đảm bảo bài TNTH ảo đạt được mục tiêu đề ra. Có nghĩa là ta cần phải xây dựng một ý tưởng tổng thể về bài TNTH đó, bao gồm: dự kiến về các đối tượng, qui trình thực hiện, hình thức thao tác với các đối tượng và cách thức TNTH kết quả... Sản phẩm của bước này là một mô hình chi tiết phản ánh TNTH Bước 3: Xây dựng mô hình toán học Mô hình toán học được hiểu là "hệ thống các công thức, phương trình, ký hiệu toán học diễn đạt các chức năng chủ yếu của đối tượng để nghiên cứu đối tượng ấy" [ 14 , Tr. 633] Để xây dựng mô hình toán học, người thực hiện mô hình hóa cần phải hiểu biết sâu sắc về hệ thực (căn cứ vào mô hình kỹ thuật ở bước 3) và có trình độ toán học cao để có thể dùng ngôn ngữ toán học mô tả hệ thực. Các kỹ sư công nghệ thường khó đạt được cả hai yêu cầu trên, nên trong thực tế người ta chọn những mô hình toán học (đã được các nhà toán học nghiên cứu và phát triển) phù hợp với hệ thực để làm mô hình toán học. Bước 4: Xây dựng mô hình số Tiến hành lập trình để xây dựng mô hình số (là những chương trình chạy trên máy tính). Công việc cụ thể của bước này là: - Xác định thuật toán: Thuật toán được hiểu là một tập hợp những thao tác cần thực hiện để đạt kết quả. Trong xây dựng TNTH ảo thuật toán được hiểu là một tập hợp "mệnh lệnh" nhất định, trên cơ sở mô hình toán học giúp cho máy tính thực hiện các nội dung được yêu cầu trong mô hình kỹ thuật. - Thu thập và hình thành dữ liệu: Để thể hiện như thật đối tượng cầnnghiên cứu, có thể sử dụng các phần mềm đổ họa để tạo ra hình ảnh hoặc có thể dùng máy quét 3 chiều để thu thập hình ảnh.của các đối tượng, khung cảnh TNTH. Tuy nhiên, công việc này thường chiếm nhiều thời gian. Hiện nay, để thực hiện công việc này người ta thường sử dụng phần mềm chuyên dụng Maya và 3DS Max. Hình 2.2 là sơ đồ quy trình thu thập và hình thành dữ liệu cho TNTH ảo sử dụng 1 trong 2 phần mềm chuyên dụng đó: Thu nhận( Scaner 2D,3D) VRML,OBJ 3DS MaX Maya Xuất dữ liệu Nhập dữ liệu Hình 2.2 sơ đồ quy trình thu thập và hình thành dữ liệu cho TNTH ảo Trong đó: ngôn ngữ mô hình hóa thực tại ảo VRML (Virtual Reality Modeling Language) là ngôn ngữ sử dụng mô hình phân cấp trong việc thể hiện các tương tác với đối tượng của mô hình. Với phiên bản 2.0, VRML nhanh chóng trở thành chuẩn phát triển cho nhiều chương trình đồ họa. Trong trường hợp không cần thể hiện hình dáng thực của các đối tượng tham gia TNTH, có thể biểu diễn chúng bằng các ký hiệu thay thế. Ví dụ, điện trở được biểu diễn bằng một hình chữ nhật, cuộn cảm có hình dáng "lò xo", tụ điện, nguồn điện, được biểu diễn như ký hiệu trong sách giáo khoa,... rõ ràng, việc sử dụng các ký hiệu để thay thế đơn giản hơn rất nhiều. - Cài đặt thuật toán: Là "chuyển tải" mô hình kỹ thuật, mô hình toán học, thuật toán, dữ liệu về đối tượng ảo thành chương trình trong máy tính. Sản phẩm của giai đoạn này có thể coi là "mô hình sổ'. Mô hình này "thể hiện" các đối tượng, không gian của bài TNTH. Nó cho phép người dùng thao tác với các đối tượng và thể hiện các kết quả tương ứng đúng theo quy luật trong thực tế. Để thực hiện được điều đó người ta sử dụng các ngôn ngữ lập trình cấp cao thông dụng như: Fortran, Pascal, C++, hoặc các phần mềm chuyên dụng như GPSS/PC (General Purpose Simulatiơn System, có thể chạy trên máy tính PC), SIMPLE++ (Simulation Production Logistics Engineering Design) được viết bằng ngôn ngữ C++... Bước 5: Chạy thử, và chuẩn hóa mô hình Sau khi viết xong chương trình phải tiến hành chạy thử nhằm mục đích: - Kiểm tra các lỗi về lập trình, dữ liệu vào ra có thuận lợi hay không? Kiểm chứng và đánh giá mô hình mô phỏng xem mô hình có phản ánh đúng bản chất của hệ thực hay không, kết quả mô phỏng có đáp ứng được yêu cầu nghiên cứu không? Như vậy việc chạy thử là để kiểm tra "tính đúng đắn" của chương trình. Nếu không thì phải quay về bước 4. Ý kiến của người có chuyên môn, của chuyên gia (về công nghệ thực tại ảo) đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm chứng và hợp thức hóa mô hình, thông qua bảng điều tra gồm các câu hỏi về hành vi và khả năng của TNTH ảo trong. Bước 6: Hoàn thiện giao diện Giao diện của chương trình được cơi là cách 'thức mà người dùng "giao tiếp, với các đối tượng và các chức năng của chương trình. Đây là giai đoạn làm cho giao diện của chương trình trở nên "thân thiện" với người sử dụng. Điều này sẽ giúp họ "tiếp cận" dễ dàng và nhanh chóng các thao tác với chương trình, đảm bảo nguyên tắc "tính đơn giản" và "nhanh chóng" đã đề cập trong nguyên tắc xây dựng TNTH ảo. Trên giao diện của chương trình, ngoài các yếu tố về chuyên môn, chức năng "Hấp- trợ giúp" là một chức năng hỗ trợ không thể thiếu của mỗi phần mềm. Đó là những giải đáp về tác giả của chương trình, chức năng, thao tác,... chứa đựng trong chương trình. Với TNTH ảo thì điều này lại rất cần thiết. Một số phần mềm còn có chức năng trợ giúp trực tuyến (online), cho phép người sử dụng trao đổi với nhà sản xuất thông qua email hoặc truy cập vào website của công ty để tìm kiếm sự trợ giúp. Bước 7: Dịch và đóng gói chương trình Giai đoạn này hoàn toàn phụ thuộc về kỹ thuật tin học. Chương trình trước khi được cài đặt trên các máy tính khác thì được dịch (compiled) và đóng gói (Packed) thành bộ phần mềm hoàn chỉnh. ' Bước 8: Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng Cũng giống như tài liệu hướng dẫn sử dụng TNTH thực, tài liệu này cho TNTH ảo đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng TNTH ảo Tài liệu hướng dẫn sử dụng gồm các thông tin cơ bản: giới thiệu về phần mềm, cách cài đặt, mục tiêu, nội dung, trình tự, yêu cầu các bài TNTH ảo. 2.2. SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TNTH ảo có thể sử dụng vào các mục đích lý luận dạy học khác nhau. Tuy nhiên phải lưu ý phuong châm sử dụng TNTH ảo trong dạy học: Đúng lúc, đúng chỗ. Các TNTH này có thể dùng để: - Nêu vấn đề cho một bài dạy. - Làm thí nghiệm minh họa trong các giờ giảng hoặc thí nghiệm khảo sát trong bài nghiên cứu kiến thức mới. - Dùng để củng cố kiến thức hoặc dưới dạng các bài TNTH cho người học tự thực hiện ở nhà vì chỉ cần có máy vi tính là thực hiện được. - Là tài liệu hướng dẫn cho người học trước khi tiến hành TNTH thật: Trước mỗi buổi TNTH giáo viên cung cấp cho người học chương trình TNTH ảo để người học tự nghiên cứu về dụng cụ, thiết bị TNTH, cách bố trí và các bước tiến hành thí nghiệm, các thao tác thực hành. Giúp cho việc chuẩn bị thí nghiệm của người học đạt hiệu quả cao hơn, chất lượng của buổi thực hành được nâng cao. Các bài TNTH có thể được tiến hành trong phòng bộ môn hoặc phòng TNTH trong trường hợp không thể tổ chức các bài TNTH. Dưới đây tác giả đề cập chủ yếu tới hình thức sử dụng TNTH ở trên lớp. 2.2.1. Nguyên tắc sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề 2.2.1.1. Phủ hợp với mục tiêu và nội dung bài học Mỗi bài TNTH ảo đều có mục tiêu cụ thể và việc sử dụng TNTH ảo trong giờ dạy lý thuyết hay thực hành phải dựa trên cơ sở mục tiêu và nội dung bài học. Như vậy, để quyết định lựa chọn nội dung TNTH giáo viên phải nghiên cứu kỹ mục tiêu cũng như hình thức thể hiện nó. Một thí nghiệm biểu diễn phù hợp với mục tiêu và nội dung bài học sẽ kích thích hứng thú nhận thức của học sinh và nhanh chóng 'tạo được sự chú ý của lớp học. 2.2.1.2. Phù hợp với thời lượng bài dạy Với các bài TNTH trên lớp, không nên sử dụng trong một khoảng thời gian quá dài, điều này sẽ ảnh hưởng tới kế hoạch của bài dạy. Trong thực tế, để thực hiện một bài TNTH, giáo viên thường mất nhiều thời gian cho việc sắp xếp đấu nối, thao tác với các đối tượng TNTH. Với TNTH ảo, tất cả đã được tích hợp lại, việc thao tác với các thành phần trong TNTH là tương đối đơn giản, do vậy giáo viên sẽ chủ động về thời gian tiến hành TNTH. Tuy nhiên, để đảm bảo TNTH ảo được tiến hành nhanh gọn và hiệu quả, người giáo viên cần phải tiến hành thao tác thử trước khi biểu diễn cho người học ở trên lớp. 2.2.1.3. Phù hợp với tiên trình bài dạy Thí nghiệm là một loại lao động khoa học còn thực hành là làm để áp dụng vào thực tế, do vậy việc tiến hành TNTH ảo đều phải đảm bảo tính trình tự và tính hệ thống, thể hiện ở sự phân chia nội dung hợp lý và sắp xếp đúng trình tự phù hợp với tiến trình bày dạy, tạo điều kiện thuận lợi cho người học nhanh chóng tiếp thu và sắp xếp những tri thức mới, giải quyết các vấn đề nhận thức đặt ra và củng cố những tri thức đã có. Nhịp độ tiến hành, phân tích những kết quả thí nghiệm và thao tác thực hành phải phù hợp với nhịp độ hoạt động nhận thức của học sinh. Trong trường hợp cần thiết, có thể lặp lại TNTH ở những nội dung khó tiếp thu, thao tác khó quan sát. Phù hợp với tiến trình bài dạy còn được thể hiện bởi sự chuẩn bị tâm thế cho học sinh trước khi tiến hành TNTH. Đây là một trong những yếu tố tạo hứng thú, tích cực học tập cho người học. 2.2.1.4. Phù hợp với các nguyên tắc sử dụng trực quan trong bài dạy Các đối tượng cũng như các diễn biến chính trong thí nghiệm, các thao tác thực hành phải đảm bảo đủ lớn cho sự quan sát của cả lớp. Với thí nghiệm biểu diễn của giáo viên cần sử dụng máy chiếu đa phương tiện để phóng to hình ảnh, thao tác đảm bảo sự quan sát của cả lớp. Trong quá trình biểu diễn thao tác, giáo viên cần hướng dẫn cho học sinh quan sát và tham gia vào tiến trình của TNTH, đặc biệt cần phải giải thích rõ cho người học sự tương đương về hình dáng của các đối tượng tham gia trong TNTH ảo với các đối tượng trong thực tế. Qua đó, người học sẽ hiểu và chú ý hơn vào nội dung TNTH. 2.2.1.5. Đảm bảo tính tương tác trong các bài TNTH ảo Khi sử dụng mô hình người ta luôn mong đạt được đến cái thật nhất của tính chất mình muốn mô phỏng. Hơn nữa nếu người sử dụng có thể thao tác và điều khiển mô hình như trên vật thật thì rất có ý nghĩa. Thế nên trong phần mềm mô phỏng, một trong những yêu cầu cơ bản là khả năng điều khiển thuộc tính của đối tượng một cách linh hoạt. Ví dụ khi mô phỏng một chi tiết vẽ 3D, tính tương tác đầu tiên thể hiện ở chế độ nhìn của người dùng: Nhìn thẳng, góc quay phóng to hay thu nhỏ chi tiết. Sau đó là các thuộc tính có thể để ở dạng mặt hay dạng đặc, để ở chế độ nhìn khung dây, trong suốt hay đổ bóng hoặc cắt chi tiết ở vị trí để nhìn rõ hơn. Ngoài ra với việc thiết kế các chi tiết ta có thể điều khiển và điều chỉnh các thông số thiết kế, thay đổi hình dáng các bản vẽ. Tất cả thể hiện quyền làm chủ của người vẽ. Tính tương tác ở đây thể hiện ở chỗ ta thay đổi số liệu hoặc các lựa chọn trong các thẻ, các bảng chứa đựng trình tự thiết kế. Có nhiều yêu cầu trong một nội dung TNTH ảo trong day. nghề động lực nhưng xuyên suốt môn học động cơ đốt trong cần mô phỏng chủ yếu các chi tiết, hệ thống trong không gian 3 chiều làm sao cho học sinh có thể nhận biết được các chi tiết gần giống nhất với mô hình vật thật, cũng như thể hiện được cách thức chuyển động để làm nổi bật được nguyên lý làm viêc của các bộ phận hệ thống. Ví dụ như nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ một xy lanh. Trước hết giáo viên phải mô tả được sơ đồ cấu tạo chung và cấu tạo từng chi tiết củ thể trên không gian 3 chiều. Sau đó giáo viên thể hiện được mối quan hệ lắp ghép và quỹ đạo chuyển động của các chi tiết trong động cơ. Tiếp theo là nguyên lý làm việc của động cơ sau khi các chi tiết đã được lắp ghép hoan chỉnh với nhau……. 2.2.2. Quy trình sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề Bước 1 : Xây dựng kê hoạch bài dạy Thực tiễn cho thấy, hiệu quả sử dụng bài TNTH ảo phụ thuộc phần lớn vào bước xây dựng kế hoạch bài dạy. Một bài TNTH có thể được sử dụng cho nhiều mục đích dạy học khác nhau như: nêu vấn đề, minh họa, khảo sát hay củng cố kiến thức. . . Do vậy, trong kế hoạch bài dạy cần phải chỉ rõ bài TNTH được dùng với mục đích gì; thời điểm và thời gian tiến hành TNTH; đồng thời dự kiến thao tác TNTH kết hợp với đàm thoại ra sao. . . phù hợp với những nguyên tắc khi sử dụng TNTH ảo. Đặc biệt, với các bài thực hành ảo, trong kế hoạch bài dạy cần chỉ rõ cần thực hiện những thao tác mẫu nào; chỉ rõ tiến trình luyện tập cho học sinh; dự kiến những thao tác, những giai đoạn khó trong quá trình thực hành. . . Bước 2 : Chuẩn bị bài TNTH Muốn thành công, TNTH ảo cần phải được chuẩn bị kỹ lưỡng. Công việc chuẩn bị ở đây bao gồm cài đặt phần mềm trên máy tính biểu diễn của giáo viên hay trên máy tính của người học nếu là nội dung thực hành cho mỗi người học; chạy chương trình và thao tác thử với bài TNTH; chuẩn bị trình chiếu. Bước 3 : Giới thiệu mục tiêu và mô tả TNTH ảo Mục tiêu cần được đưa ra trước khi giáo viên trình bày vấn đề chính vì mục tiêu có tác dụng tạo động lực học tập, kích thích hứng thú và đặc biệt là định hướng quan sát cho người học. Do vậy, đây là một bước quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng TNTH ảo. Để tăng tính chủ động, tính tích cực của người học, trước khi tiến hành biểu diễn thí nghiệm, thao tác thực hành người giáo viên cần mô tả TNTH ảo cho người học. Cụ thể, người giáo viên cần phải làm rõ các yếu tố sau: + Mô tả các đối tượng tham gia vào TNTH. Cần nói rõ sự khác biệt về ngoại diên (nếu có) giữa các đối tượng trong TNTH ảo với các đối tượng thực. + Nêu tiến trình thí nghiệm, hay các thao tác thực hành. + Mô tả cách thức thao tác với các đối tượng trong TNTH. Nói rõ hành động tương đương khi làm việc với đối tượng thực. Bước 4: Tiên hành TNTH Các thao tác trong TNTH phải theo trình tự nhất định đã đề cập đầy đủ trong kế hoạch bài dạy ở bước 1 . Nhằm nâng cao hiệu quả của trú nghiệm trong quá trình biểu diễn giáo viên cần nhấn mạnh những thao tác, hiện tượng chính. Bên cạnh đó, thường xuyên liên hệ giữa hiện tượng trong thí nghiệm với kiến thức lý thuyết trong bài học. Đối với những hiện tượng khó quan sát, có thể tiến hành nhiều lần. Giáo viên phải hướng dẫn người học quan sát và thường xuyên sử dụng các câu hỏi đàm thoại nhằm đưa người học vào tiến trình thí nghiệm. Với bài thực hành, giáo viên tiến hành các thao tác mẫu, người học quan sát rồi tự luyện tập. Trong giai đoạn làm mẫu, giáo viên cần chú ý phân tích rõ về tiến trình thực hiện các thao tác, đặc biệt là với những thao tác khó. Ngoài ra, với thực hành ảo giáo viên có thể hướng dẫn thêm cho học sinh về cách thức tra cứu thông tin bổ sung cũng như các trợ giúp từ chương trình. Bước 5: Tổng kết và thảo luận Kết quả thu được sau khi tiến hành thí nghiệm thường thể hiện qua số liệu trong báo cáo. Kết quả báo cáo sẽ được kiểm tra, thảo luận để đi tới sự khái quát hóa. Còn kết quả của bài thực hành lại gắn với các kỹ năng hay khả năng thực hiện một việc gì đó. Do vậy, tổng kết và thảo luận để đưa ra những kinh nghiệm liên quan tới việc hình thành các kỹ năng đó. Qua đó, giáo viên nhận xét, đánh giá hoạt động thí nghiệm, thực hành của cá nhân hoặc từng nhóm người học một cách cụ thể, toàn diện (từ khâu tự chuẩn bị, hiểu biết, động tác, sản phẩm, tinh thần ý thức tham gia tập luyện. . . ) và rút kinh nghiệm cho những lần sau. 2.3. XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG CHƯƠNG TRÌNH DẠY NGHỀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ 2.3.1. Xây dựng bài mô phỏng với SOLIDWORKS Bài 1 : Cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ 1 xy lanh A- GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SOLIDWORKS SolidWorks phần mềm thiết kế ba chiều được sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như xây dựng, kiến trúc, cơ khí… được lập trình bằng ngôn ngữ Visual Basic và sử dụng các công nghệ mới nhất về lĩnh vực đồ họa máy tính. Phần mềm SolidWorks do công ty SolidWorks phát triển là một trong những phần mềm thiết kế uy tín nhất trên thế giới. Phần mềm này cho phép người sử dụng xây dựng các mô hình chi tiết 3D, lắp ráp chúng lại với nhau thành một bộ phận máy (máy) hoàn chỉnh, kiểm tra động học, cung cấp thông tin về vật liệu… Phần mềm SolidWorks cũng cho phép nhiều phần mềm ứng dụng nổi tiếng khác chạy trực tiếp trên môi trường của nó. SolidWorks có thể xuất ra các file dữ liệu định dạng chuẩn để người sử dụng có thể khai thác mô hình trong môi trường các phần mềm phân tích khác như ANSYS, ADAMS, Pro-Casting…Trước sự phát triển lớn mạnh của phần mềm CAD SolidWorks, hiện nay nhiều phần mềm CAD/CAM đã viết thêm các modul nhận dạng trực tiếp file dữ liệu SolidWorks… Giao diện của chương trình rất thuận lợi cho người sử dụng, không bắt người sử dụng phải nhớ tên các lệnh một các chi tiết vì các biểu tượng của các nút lệnh trên các thanh công cụ đã cho người sử dụng biết sơ bộ về chức năng của chúng Trong SolidWorks có 3 loại bản vẽ sau : - Part : được sử dụng để tạo các chi tiết riêng lẻ. Bản vẽ này thường xuyên được sử dụng để tạo các chi tiết 3D. Assembly : bản vẽ này liên kết các chi tiết trong bản vẽ Part với nhau để tạo thành một bộ phận máy (máy) hoàn chỉnh. Bản vẽ này có sự liên kết với các chi tiết lại với nhau nên nếu có sự thay đổi nào đó từ bản vẽ Part thì chi tiết tương ứng trên bản vẽ lắp cũng tự động cập nhật theo. Drawing : chủ yếu dùng để biểu diễn các hình chiếu hoặc các mặt cắt từ bản vẽ Part hoặc Assembly. Sau đây là một số mô hình chi tiết được vẽ bằng Solidworks : Phần mềm này tương đối dễ sử dụng. Hiện tại trên thị trường đã có sách tiếng Việt hướng dẫn sử dụng phần mềm này (do một nhóm tác giải trường Đại học Bách khoa Hà Nội viết) nhưng ở trình độ căn bản. Ngoài ra cũng dễ dàng tìm được các tài liệu hướng dẵn sử dụng bằng tiếng Anh trên mạng internet. Trước những thế mạnh của SolidWorks, hiện tại nhiều trường đại học, cao đẳng kỹ thuật ở Việt Nam đã tiến hành mua bản quyền và giảng dạy cho sinh viên. Một số công ty tư nhân ở thành phố Hồ Chí Minh cũng tổ chức dạng phần mềm này (có đăng báo). Rất nhiều công ty có vốn đầu tư nước ngoài ở thành phố Hồ Chí Minh, Biên Hòa, Bình Dương sử dụng phần mềm này cho công việc thiết kế. Nói chung đây là phần mềm rất đáng đựoc nghiên cứu sử dụng. B- ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORK 2009: VẼ VÀ LẮP RÁP MÔ PHỎNG CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ 4 KỲ 1 XY LANH + Các bước thực hiện Vẽ các chi tiết: B2): Vẽ trục đối xứng (có phương song song với trục Ox), sau đó tiến hành vẽ lần lượt các phần của trục khuỷu: Vẽ cổ khuỷu 1: Dùng công cụ Extrude vẽ trên mặt phẳng chọn Sketch 2 vuông góc với trục đối xứng: : Vẽ má khuỷu và đối trọng: Trên mặt phẳng của cổ khuỷu vừa vẽ, chọn Sketch 4, vẽ biên dạng sau đó dùng lệnh Extrude với kích thước như hình vẽ: Tương tự ta vẽ được các phần còn lại Vẽ chốt khuỷu: Vẽ má khuỷu và đối trọng 2(phần còn lại) bằng cách lấy đối xứng qua mặt phẳng Plane 2: Tạo mặt phẳng đối xứng Plane 2: Dùng lệnh Mirror lấy đối xứng hai phần: Vẽ 2 đầu trục và rãnh then: Dùng lệnh Extrude vẽ hai đầu trục Vẽ biên dạng cắt rãnh then và sử dụng lệnh Extrude Cut: Vẽ lỗ ren M12: Dùng lệnh Hole winzard: Như vậy ta đã vẽ hoàn chỉnh được chi tiết trục khuỷu: Tiến hành vẽ các chi tiết khác như thân máy, pittong, xupap, các te, thanh truyền, ổ bi…. Lắp ráp : Quy trình lắp ráp thông qua một số thao tác cơ bản sau: Tạo một Assembly mới với tên là “Mô hình lắp ráp”: Thêm các đối tượng hay chi tiết vào Assembly: Sử dụng lệnh Insert, chọn các chi tiết của bản vẽ lắp và đặt vào khung nhìn: 2.3 Đặt các ràng buộc lắp ghép các chi tiết trong Assembly: Sử dụng lệnh Insert Mate, với mục đích tạo các ràng buộc đối với các chi tiết máy trong bản vẽ lắp. Một số Mate điển hình: Ghép đồng trục giữa ổ bi và trục khuỷu: Lắp ổ bi vào sát mặt bích cổ trục Cố định khoảng chuyển động của đầu dưới thanh truyền trong trục khuỷu. Ghép cứng bánh răng, bánh đà vào trục khuỷu bằng then và vít mặt đầu: sử dụng các ràng buộc tương tự như mối ghép đồng trục, ghép mặt đầu…. (*) Cuối cùng ta được mô hình lắp ráp như sau: Mô phỏng lắp ráp và chuyển động: Sử dụng công cụ Animator Winzard: Mô phỏng quá trình lắp ráp: Dùng lệnh Explode view và mang các chi tiết lắp tới các vị trí cần thiết (các vị trí ban đầu). Lần lượt tiến trình tháo mô hình như bình thường: B1) Tháo vít mặt đầu bánh răng: B2) Tháo bánh răng: B3) Tháo vít nắp chặn ổ bi: ……. B17, B18, 19) Tháo thanh truyền: Biểu diễn quá trình lắp ráp: Chọn lệnh Animation Wizard Chọn lệnh Collapse: Nhập các thông số về thời gian lắp ráp và thời điểm lắp ráp, sau đó chọn Finish: Như vậy ta đã biểu diễn xong quá trình lắp ráp Mô phỏng quá trình chuyển động: Đặt thông số chuyển động cho cơ cấu: Cho bánh đà chuyển động quay với vận tốc 10 rpm: Phân tích quá trình chuyển động: Chọn lệnh Animation Wizard Chọn Import motion from Motion Analysis Chọn thời điểm và thời gian mô phỏng chuyển động và nhấn nút Finish: Xuất file .avi biểu diễn toàn bộ quá trình lắp ráp và chuyển động của cơ cấu: Sử dụng công cụ Calculate the Motion Study: Sa Sau khi quá trình tính toán tự động đã hoàn tất, ta nhấn vào nút Save Animation: Lựa chọn định dạng của file lưu là .avi, chọn vị trí lưu file, ta thu được file Mo hinh lap rap.avi: 2.3.2. Xây dựng bài mô phỏng với GEOGEBRA Bài 2 : Động lực học cơ cấu trục khuỷu-thanh truyền A- GIỚI THIỆU PHẦN MỀM GEOGEBRA Geogebra là phần mềm toán học hoàn toàn miễn phí và linh hoạt trên nhiều nền tảng khác nhau với sự kết hợp của hình học, đại số và số học. Geogebra có nhiều phiên bản khác nhau chạy trên các hệ điều hành như Windows, Mac OS X, Linux và các hệ điều hành có hỗ trợ cho Java. Mới nhìn thoáng qua ta sẽ có nhận xét ngay rằng phần mềm GeoGebra có ảnh hưởng khá lớn bởi giao diện và cách xử lý của phần mềm Cabri. Điều này là hoàn toàn đúng. Những người đã quen với Cabri sẽ rất dễ dàng chuyển sang sử dụng phần mềm này một cách nhanh nhất. Tuy nhiên giữa chúng có những sự khác nhau rất cơ bản (xem phần sau của bài viết để hiểu rõ các khác nhau này).. Màn hình làm việc chính của GeoGebra được chia thành 4 phần chính như sau:1 - Khu vực thực đơn và thanh công cụ.2 - Khu vực hiện các đối tượng đồ họa chính.Hai khu vực trên là hoàn toàn tương tự các phần mềm như Cabri hoặc Sketchpad.3 - Cửa sổ các đối tượng Đại số (bên trái). (Algebra window)4 - Khu vực nhập thông tin các đối tượng trực tiếp (phía dưới). (Input field).Hai khu vực 3 và 4 là hoàn toàn mới trong GeoGebra và là những đặc điểm nổi bật nhất của phần mềm này so với các phần mềm cùng loại trên thị trường. Khu vực 1 và 2 là những chức năng vẽ các đối tượng hình học động của phần mềm. Các lệnh, công cụ vẽ chính được mô tả trong các nút lệnh trên thanh công cụ chính của phần mềm. Đối với GeoGebra, mỗi nút lệnh sẽ là một "Chế độ làm việc" hay Mode. Khi nhấn một nút lệnh trên thanh công cụ, chúng ta đã bước vào một chế độ làm việc nào đó, trong chế độ này, người dùng chỉ có thể thực hiện được một số thao tác nhất định và làm được một số chức năng nhất định mà thôi. B- ỨNG DỤNG PHẦN MỀM GEOGEBRA: KẾT LUẬN CHƯƠNG II Xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong dạy nghề cơ khí động lực (môn học động cơ đốt trong) là phù hợp với mục tiêu, yêu cầu cũng như đặc điểm của một số nội dung trong Chương trình khung dạy nghề Công nghệ ôtô. Việc xây dựng các bài TNTH ảo còn là một giải pháp cho sự thiếu hụt về cơ sở vật chất, cải thiện thực trạng dạy và học một số nội dung trong chương trình dạy nghề cơ khí động lực Tuy nhiên, để có thể thực hiện được vai trò của nó trong dạy học, các bài TNTH ảo phải dựa trên những nguyên tắc nhất định và được xây dựng, sử dụng theo một quy trình hợp lý. Nó phải được nghiên cứu một cách đầy đủ về mọi phương diện như kỹ thuật tin học, ý đồ sư phạm. . . Trong chương này, các nhiệm vụ cơ bản sau đã được giải quyết: 1. Tiếp tục hoàn thiện cơ sở thực tiễn và lý luận của việc xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề. 2. Đề xuất được quy trình xây dựng TNTH ảo. 3. Vận dụng quy trình trên tiến hành xây dựng và sử dụng một số bài TNTH cụ thể để áp dụng cho chương trình dạy nghề cơ khí động lực (môn học động cơ đốt trong). CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM, ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI VÀ HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3.1: MỤC ĐÍCH , NHIỆM VỤ VÀ ĐỐI TƯỢNG THỰC NGHIỆM 3.1.1. Mục đích : - Áp dụng quy trình đã đề xuất vào việc lựa chọn phương pháp dạy học và thực hiện giảng dạy cho một số bài học cụ thể cuẩ học phần đang xét nhằm kiểm định hiệu quả và khả năng sử dụng của chúng. - qua việc thực hiện bài giảng, thu thập ý kiến của giáo viên dự giảng để điều chỉnh, hoàn thiện việc áp dụng quy trình đã nêu. - Thu thập, xử lý kết quả để chứng minh tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đã nêu trên. 3.1.2. Nhiệm vụ : - Chuẩn bị và thực hiện cùng một nội dung bài giảng trên hai đối tượng (2 lớp) theo 2 phương pháp: Phương pháp truyền thống và phương pháp đã lựa chọn trên đây. - Lập phiếu kiểm tra bằng trắc nghiệm cho 2 lớp: Lớp đối chứng và lớp thực nghiệm. - Thu nhập và so sánh kết quả của hai lớp. - Tren cơ sở các kết quả thu thập được, điều chỉnh và hoàn thiện các bước lựa chọn phương pháp dạy học đã xây dựng cho học phần đang xét. 3.1.3. Đối tượng thực nghiệm: Công tác thực nghiệm sư phạm được triển khai ở hai lớp học sinh trung cấp nghề Nghề cơ khí động lực khoá 44 (2008- 2009) tại trường Cao đẳng giao thông vận tải miền trung. 1. Lớp thực nghiệm : lớp SC 1-44 : 20 học sinh 2. Lớp đối chứng : lớp SC 2-44 : 20 học sinh Cả hai lớp được chọn có những yếu tố cơ bản hoàn toàn giống nhau : - Sĩ số học sinh : bằng nhau và bằng 20 em. Ngành nghề học : Cơ khí động lực, cùng khoá, tiến độ học tập như nhau. - Các môn lý thuyết được học chung. 3.1.4. Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp thực nghiệm có đối chứng - Phương pháp thống kê xử lý kết qủa thực nghiệm - Phương pháp chuyên gia 3.2.NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH THỰC NGHIỆM 3.2.1 : Công tác chuẩn bị: - Chọn bài thực nghiệm: căn cứ chương trình của môn học, phần thực nghiệm Sư phạm được thực hiện trên bài sau: “Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ một xy lanh.” - Soạn giáo án theo mô phỏng dạy học sẽ sử dụng trong quá trình thực nghiệm. - Nội dung của bài dạy thực nghiệm - Chuẩn bị phiếu kiểm tra trắc nghiệm phục vụ cho bài học, trong đó nội dung các phiếu trắc nghiệm cần làm rõ các thông tin cơ bản sau: . Thể hiện nội dung cốt lõi của bài học . Qua trả lời các câu hỏi phải đánh giá được mức độ hiểu biết của học sinh 3.2.2 Tiến trình thực nghiệm Cuối tháng 7 năm 2009, tác giả đã trực tiếp thực hiện bài giảng cho cả hai lớp thực nghiệm và đối chứng. Ở cả hai đối tuong chúng tôi đều có mời một số giáo viên có năng lực chuyên môn, có kinh nghiệm giảng dạy môn học và có tâm huyết với nghề, với phong trào đổi mới phương tiện dạy học cùng một số GV có nghiệp vụ sư phạm đến dự giờ để đúc rút kinh nghiệm. Cuối mỗi buổi dạy, phát phiếu kiểm tra trắc nghiệm nhằm thu thập thông tin về mức độ tiếp thu bài học của HS. . Sau đó tổ chức hội thảo với các GV được mời tham gia dự giờ, đánh giá, đóng góp ý kiến cho từng bài giảng theo cách mô phỏng đã sử dụng. 3.3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 3.2.1. Kết quả đánh giá định tính Kết quả đánh giá định tính thu được từ ý kiến đánh giá nhận xét của các giáo viên tham gia dự giờ cho 1 bài dạy học ở hai lớp thực nghiệm và đối chứng. Qua ý kiến trong các hội thảo đó, chúng tôi rút ra được mấy nhận định sau đây: Sử dụng các cách kích thích động cơ hóa học sinh một cách thích hợp có tác dụng rất rõ là nâng cao hứng thú học tập cho học sinh, giờ dạy thêm sinh động, nhiều học sinh học tập khá tích cực, hăng hái xây dựng bài. Việc sử dụng “ Tài liêu học tập” dưới sự chỉ đạo của giáo viên đã hoạt động hóa người học một cách triệt để. Mọi học sinh đều phải tư duy và diễn đạt những hiểu biết bằng ngôn ngữ của mình, điều đó đã góp phần sâu sắc những hiểu biết của các em một cách nhanh chóng , dễ dàng, tự nhiên. Hoạt động thuyết giảng của giáo viên trên lớp được giảm nhẹ, thay vào đó là sự tích cực hoạt động tự lực của học sinh. Giờ học trở nên thoải mái, tự nhiên. Mỗi quan hệ GV –HS được cải thiện, Giáo viên dễ quan sát được tư duy và khả năng học tập của từng học sinh. Mặt khác những học sinh có khả năng có điều kiện để bộc lộ vốn kiến thức thực tiễn phong phú của mình. Khi GV thực hiện theo mô phỏng ảo đã chọn, đòi hỏi phải đầu tư nhiều thời gian và công sức cho công tác chuẩn bị hơn, phải tự bồi dưỡng để nâng cao trình độ chuyên môn và nghiệp vụ thì mới đáp ứng được yêu cầu của PPDH mới. 3.3.2. Kết quả đánh giá định lượng : Sau khi có kết quả các bài kiểm tra trên hai lớp đối chứng và thực nghiệm, dùng phương pháp thống kê toán học để đánh giá định lượng: Lập bảng phân phối, bảng tần suất Vẽ các đường đặc trưng phân phối Tính các tham số thống kê đặc trưng 3.3.2.1. Kết quả bài : “Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ một xy lanh.” Bảng 3.1 : Kết quả kiểm tra bài ( Số sinh viên đạt điểm Xi) Lớp N 3 4 5 6 7 8 9 TB ĐC 20 2 3 2 5 5 2 1 5,9 TN 20 0 1 2 2 9 3 3 7,0 Bảng 3.2 : Bảng tần suất ( số phần trăm học sinh đạt điểm Xi) Lớp 3 4 5 6 7 8 9 ĐC 10 15 10 25 25 2 1 TN 0 5 10 10 45 15 15 Bảng 3.3 : Bảng tần suất hội tụ tiến ( số phần trăm học sinh đạt điểm Xi trở lên) Lớp 3 4 5 6 7 8 9 ĐC 100 90 75 65 40 15 5 TN 0 100 95 85 75 30 15 Vẽ các đường đặc trưng phân phối: Căn cứ các bảng 3.2 và 3.3 ta vẽ được đường tần suất và đường tần suất hội tụ tiến của lớp đối chứng và thực nghiệm như ở hình sau: Hình 3.1 Đường tần suất Hình 3.2 Đường tần suất hội tụ tiến - Tính các tham số đặc trưng + Trung bình cộng ( kỳ vọng): = Tong đó: N là tổng số học sinh Xi :Là mức điểm đạt được của học sinh Fi : Số học sinh đạt điểm Xi Phương sai: 2 = 2Fi Độ lệch chuẩn: =2Hệ số biến thiên: (%) = 100(%) * Lớp đối chứng = = = 5,9 Xi Fi (Xi - ) (Xi - )2 (Xi - )2Fi 3 2 -2,9 8,41 16,82 4 3 -1,9 3,61 10,83 5 2 -0,9 0,81 1,62 6 5 0,1 0,01 0,05 7 5 1,1 1,21 6,05 8 2 2,1 4,41 8,82 9 1 3,1 9,61 9,61 53,8 Bảng 3.4 Phương sai, độ lệch chuẩn,hệ số biến thiên cho lớp đối chứng Phương sai: DC = 2Fi = 53,8 = 2,83 Độ lệch chuẩn = DC == 1.68 Hệ số biến thiên (%) = 100(%) = = 28,47% *Lớp thực nghiệm = = = 7.0 Xi Fi (Xi - ) (Xi - )2 (Xi - )2Fi 3 0 -4 16 0 4 1 -3 9 9 5 2 -2 4 8 6 2 -1 1 2 7 9 0 0 0 8 3 1 1 3 9 3 2 4 12 34 Bảng 3.5 Phương sai, độ lệch chuẩn,hệ số biến thiên cho lớp thực nghiệm Phương sai: TN= 2Fi = 34 = 1,79 Độ lệch chuẩn: = TN = 1,34 Hệ sốbiến thiên : (%) = 100(%) = = 19,14% Bảng 3.6 So sánh các thông số thống kê Lớp N ĐC 20 5,9 2,83 1,68 28,47 TN 20 7,0 1,79 1,34 19,14 Bảng 3.6 So sánh các thông số thống kê Kiểm tra sự sai khác giữa và - Dùng quy tắc Studen Hệ số Student t = Vậy t = = 2,3 Chọn mức ý nghĩa .Tra bảng studen [20,Tr233] với bậc tự do k= NTN+ NDC -2 = 38 ta được tbảng= 2 So sánh t với tbảng ta thấy sự khác nhau giữa và là có ý nghĩa thực chất chứ không phải là ngẫu nhiên - Dùng quy tắc Fisher Tính hệ số F: F= = = 0.63 Hệ số F<1 chứng tỏ điểm số các lớp thực nghiệm và đối chứng phân bổ ổn định xung quanh giá trị . Chọn mức có ý nghĩa và tra bảng [20,Tr235] ta được Fbảng= 1,65 Vậy Fbảng>F nghĩa là sự sai khác giữa TN và DC là chấp nhận được Tóm lại từ 2 đồ thị đường tần suất ta thấy số học sinh đạt điểm Xi trở lên của lớp thực nghiệm luôn cao hơn lớp đối chứng. NHẬN XÉT CHUNG Căn cứ vào kết quả thực nghiệm và trao đổi trực tiếp với các giáo viên dự giờ ở cả hai lớp thực nghiệm và đối chứng chúng tôi rút được một số nhận xét sau đây: * Tính tích cực nhận thức của sinh viên khối lớp thực nghiệm được khơi dậy và thể hiện rõ rệt. Giờ học sinh động, thoải mái cuốn hút được sự chú ý và tạo ra được sự tranh luận xây dựng bài nhờ sự mô phỏng của bài dạy. * Chất lượng nắm vững, vận dụng kiến thức và năng lực hoạt động trí tuệ của sinh viên lớp thực nghiệm cao hơn so với lớp đối chứng , điều đó được thể hiện qua điểm trung bình của lớp thực nghiệm trong cả hai bài đều cao hơn lớp đối chứng. * Khả năng lập luận, diễn đạt vấn đề bằng ngôn ngữ mô phỏng và hiểu biết của lớp thực nghiệm cao hơn so với lớp đối chứng . * Các giáo viên trực tiếp tham gia dự giờ ở cả hai lớp đều cho răng , TNTH ảo đem lại hiệu quả cao và thực hiện rõ ràng các mô phỏng giống thực và có khả năng phát triển tốt tại trường Cao đẳng GTVT miền trung 3.4. PHƯƠNG PHÁP CHUYÊN GIA Để đánh giá tính hiệu quả của các phương pháp đã lựa chọn cho học phần đang xét , ngoài việc tiến hành thực nghiệm sư phạm như trên , tác giả còn sử dụng một phương pháp nghiên cứu khác đó là phương pháp chuyên gia . 3.4.1. Nội dung và cách thức thực hiện. + Chuẩn bị tài liệu: Lựa chọn 4 bài học có mô phỏng trên máy tính( có đĩa CD kèm theo)kèm theo bảng hướng dẫn thực hiện. Sau đó xin ý kiến các chuyên gia. Các chuyên gia chúng tôi xin ý kiến TT HỌ VÀ TÊN CHỨC VỤ Đ.VỊ CÔNG TÁC THÂM NIÊN 1 Hồ Sỹ Quát P. Hiệu trưởng Trường CĐ GTVTMT 30năm 2 Đậu Văn Minh Trưởng khoa Khoa công nghệ ôtô Trường CĐ GTVTMT 24 năm 3 Từ Đức Tường P.Trưởng khoa Khoa công nghệ ôtô Trường CĐ GTVTMT 17 năm 4 Đoàn Tiên Phong Giáo viên Khoa công nghệ ôtô Trường CĐ GTVTMT 8 năm 3.4.2.Đánh giá kết quả 3.4.2.1. Đánh giá định tính Theo nội dung của phiếu điều tra ( phụ lục) và các ý kiến trao đổi trực tiếp với các chuyên gia , các ý kiến đánh giá có một số điểm chung sau: - Việc sử dụng TNTH ảo mang lại hiệu quả nhiều mặt cho việc dạy học , góp phần tăng cường hứng thú cho học sinh trong việc dạy học môn Động cơ ô tô - Các bài soạn minh họa thể hiện việc sử dụng TNTH ảo đã được xây dựng đảm bảo các yêu cầu khoa học , sư phạm, thân thiện và đinh hướng gợi mở cho hoạt động dạy và học. - Học sinh chiếm lĩnh được kiến thức , tạo điều kiện cho việc học tập tư duy sáng tạo, đặc biệt ở nội dung mang tính trừu tượng và đòi hỏi tư duy kỹ thuật . 3.4.2.2. Đánh giá định lượng Căn cứ vào kết quả thống kê của phiếu xin ý kiến chuyên gia ( phụ lục) ta có: TT NỘI DUNG MỨC ĐỘ 1 Việc xây dựng TNTH ảo trong quá trình dạy môn động cơ đốt trong là: Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết 3 75% 1 25% 0 0% 2 TNTH ảo có phù hợp với nội dung môn học thực hành động cơ đốt trong hay không? Có Không 3 75% 1 25% 3 TNTH ảo đã xây dựng có kích thích sự hứng thú học tập của sinh viên , tạo điều kiện cho các em thích môn học . Rất tốt Tốt Bình thường 4 100% 0 0% 0 0% 4 TNTH ảo đã được xây dựng có đảm bảo yêu cầu về kinh tế, sư phạm, thẩm mỹ, khoa học . Hoàn toàn Một phần Không 2 50% 2 50% 0 0% 5 Tính khả thi của việc xây dựng và sử dụng TNTH ảo cho môn học động cơ đốt trong là Rất khả thi Khả thi Không khả thi 3 75% 1 25% 0 0% 6 TNTH ảo đã xây dựng đã khắc phục được một số hạn chế của việc dạy học truyền thống Rất đúng Đúng Một phần 2 50% 1 25% 1 25% KẾT LUẬN CHƯƠNG III Từ kết quả thu được bằng các phương pháp trên đây, có thể rút ra mấy kết luận sau: Việc xây dựng TNTH ảo trong dạy học môn động cơ đốt trong đã góp phần làm tăng húng thú, tính tích cực, tự lực học tập của học sinh, nhờ đó đã mang lại hiệu quả rõ rệt về mức độ nắm kiến thức, phát triển tư duy, phát triển năng lực trình bày, diến đạt vấn đề của học sinh. Việc xây dựng các bài thí nghiệm thực hành ảo không đòi hỏi chi phí vật chất quá lớn, nên hoàn toàn có thể áp dụng cho điều kiện hiện tại của trường cao đẳng GTVT miền trung. Để áp dụng được hầu hết các bài giảng bằng phương pháp TNTH ảo giáo viên cần phải bồi dưỡng nâng cao năng lực chuyên môn, nghiệp vụ máy tính, đồng thời phải có tâm huyết với nghề dạy học, với phong trào cải tiến phương pháp giảng dạy. Mặt khác cần có sự phối hợp đầu tư động viê của các phòng khoa ban và các cấp quản lý. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua quá trình triển khai thực hiện đề tài "Thí nghiệm thực hành ảo- ứng dụng trong dạy nghề cơ khí động lực" (môn học động cơ đốt trong), luận văn đã giải quyết được những nhiệm vụ cơ bản sau: 1 . Nghiên cứu cơ sở lý luận, thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề, cụ thể: Phân tích rõ các khái niệm về TNTH, thuật ngữ ảo; TNTH ảo trên cơ sở đó đề xuất mối liên hệ giữa TNTH ảo với mô phỏng; làm rõ vai trò, các lợi thế, khả năng ứng dụng của TNTH ảo trong dạy nghề; 2. Đề xuất qui trình xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề; Phân tích một số bài TNTH ảo và xây dựng một bài giảng sử dụng thí nghiệm ảo đó hỗ trợ đào tạo nghề cơ khí động lực(môn học động cơ đốt trong). Cụ thể, tác giả đã đưa vào sử dụng 2 phần mềm đó là: SOLIDWORK và GEOGEBRA nhằm thực hiện hai bài giảng đó là: “ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ một xy lanh” và “Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền” Điều quan trọng là tác giả muốn nhấn mạnh đến vai trò quan trọng của mô phỏng trong TNTH ảo. Qua quá trình thực hiện luận văn, tác giả xin đề xuất một số ý kiến sau: Muốn thực thi định hướng ứng dụng CNTT trong đào tạo nghề đạt kết quả cao, cần có những đầu tư, chỉ đạo mang tính đồng bộ, cụ thể là: - Trang bị máy tính, phòng thực hành tin học, phòng học đa phương tiện cho các CSDN. Điều này không những giúp thực thi phương án sử dụng TNTH ảo trong đào tạo mà còn rất hữu ích cho việc triển khai các ứng dụng khác của CNTT trong dạy nghề (các bài giảng điện tử, sách điện tử, khai thác thông tin trên Intemet. . . )máy móc được trang bị phải tương xứng với mục đính sử dụng để mô phỏng hay để soạn bài.. - Khuyến khích đầu tư bồi dưỡng ứng dụng CNTT cho các giáo viên dạy nghề, đồng thời biên soạn các tài liệu hướng dẫn cụ thể cho giáo viên dạy nghề. - Hiện nay, các nghiên cứu về ứng dụng CNTT trong đào tạo nghề- một vấn đề thời đại nhưng vẫn mang tính đơn lẻ, thiếu đồng bộ do đó hiệu quả thực té chưa cao. Nhà nước cần có những dự án đầu tư trọng điểm, nghiên cứu và triển khai một cách đồng bộ ứng dụng CNTT trong đào tạo nghề. Do đặc điểm mô phỏng thí nghiệm nên yêu cầu mô hình được thiết kế phải thật đơn giản về cấu trúc và cách sử dụng, chính xác và vừa đủ về nội dung. Ngoài ra thì về mặt mỹ thuật cũng như kỹ thuật trong thiết kế thì mô hình phải tạo được cảm giác chuyên nghiệp và nghiêm túc cho người sử dụng. Phải có chỉ dẫn các thao tác cần thiết cho người dùng cũng như công cụ điều khiển phải rõ ràng. TÀI LIỆU THAM KHẢO Ban chấp hành TW khóa X(2006), Văn kiện đại hộ đại biểu toàn quốc lần thứ X, NXB Chính trị Quốc gia, Hà Nội. Bộ môn Vật lý, Tin học, Trung tâm tính toán hiệu quả nâng cao, Nhóm tin học ITIMS(2001), Ứng dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy, Hà Nội. Nguyễn Văn Bính, Trần Sinh Thành, Nguyễn Văn Khôi(2003), Phương pháp dạy học kỹ thuật công nghiệp, NXB Giáo dục. Nguyễn Công Chính, Phạm Quang Huy( Tài liệu dịch)(1997), Thực tại ảo bước sang thế giới bên kia, NXB Thống kê. GS.TS Nguyễn Công Hiền,TS. Nguyễn Phạm Thục Anh (2006). Mô hình hóa hệ thống và mô phỏng, NXB KHKT TS. Lê Huy Hoàng (2004), Thí nghiệm- thực hành ảo - ứng dụng trong dạy học kỹ thuật công nghiệp lớp 12 THPT, Luận án tiến sĩ Giáo dục, Hà Nội. Nguyễn Thế Hùng (2002), Multimedia và ứng dụng, NXB Thống kê. Kỷ yếu hội thảo khoa học toàn quốc các trường ĐHSP và CĐSP (2003), Ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học và nghiên cứu hóa học, ĐHSP HN. GS.TS. Nhà giáo nhân dân Nguyễn Xuân Lạc (2007), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học- công nghệ, Bài giảng cho lớp Cao học chuyên nghành Sư phạm kỹ thuật. GS.TS. Nhà giáo nhân dân Nguyễn Xuân Lạc (2007) , Giới thiệu công nghệ dạy học hiện đại, Bài giảng cho lớp Cao học chuyên nghành Sư phạm kỹ thuật. Lê Thanh Nhu (2002), Vận dụng phương pháp mô phỏng vào dạy học kỹ thuật công nghiệp, Luận án Tiến sỹ Tâm lý học Giáo dục. Phạm Xuân Quế (2007), Ứng dụng công nghệ thông tin trong tổ chức hoạt động nhận thức vật lý tích cực, tự chủ và sáng tạo, NXB ĐHSP. Vũ Trọng Rỹ (2005), Các yêu cầu cơ bản đối với thí nghiệm ảo – Sản phẩm Multimedia , Tạp chí Giáo dục,(107) Tr.20-22 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (1999), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, NXB ĐHQG HN. Nguyễn Thị Minh Nguyệt (2008), Thí nghiệm thực hành ảo ứng dụng trong dạy nghề điện công nghiệp, Luận Văn Thạc sỹ khoa học SPKT Trần Đức Anh (2008)- Thí nghiệm thực hành ảo ứng dụng trong dạy nghề cơ khí, Luận Văn Thạc sỹ khoa học SPKT Website 17. 18. 19. 20. PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phiếu điều tra thực trạng sử dụng TNTH ảo trong môn học động cơ đốt trong ( Dành cho giáo viên dạy môn động cơ đốt trong) Để nâng cao chất lượng dạy học môn động cơ đốt trong tại các trường cao đẳng,trung cấp nghề Thầy cô xin cho biết ý kiến riêng của mình. 1. Thầy cô sử dụng TNTH ảo trong dạy học môn động cơ đốt trong ở mức độ nào sau đây? Thường xuyên Thỉnh thoảng Không bao giờ 2. Thầy cô sử dụng TNTH ảo trong các loại bài học nào? Bài học lý thuyết Bài học thực hành Cả lý thuyết và thực hành 3. Khi xây dựng bài giảng có sử dụng TNTH ảo thầy cô gặp phải khó khăn gì? ----------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ -------------------------------------------------------------------------------------- 4. Trong nội dung môn học thầy cô có sử dụng TNTH ảo không? Có Không 5. Các thầy cô cho nhận xét về việc sử dụng TNTH ảo trong môn học động cơ đốt trong Học sinh hứng thú hơn so với giờ học khác Bình thường Không hứng thú 6. Không khí của học sinh trong giờ học có sử dụng TNTH ảo . Sôi nổi hơn Bình thường Trầm 8. Các thầy cô có đề xuất biện pháp gì với lãnh đạo trường để góp phần nâng cao hiệu quả của việc sử dụng TNTH ảo trong dạy học. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Phụ lục 2: Phiếu xin ý kiến chuyên gia Họ và tên giáo viên:------------------------------------------------ Trình độ chuyên môn:--------------------------------------------- Thâm niên công tác:----------------------------------------------- Chức vụ:------------------------------------------------------------- Để đánh giá việc sử dụng TNTH ảo có tính khả thi phù hợp với thực tế hay không xin quý thầy( cô) vui lòng cho biết ý kiến của mình về các vấn đề sau:( Đánh dấu"x" vào chỗ trống ) 1. Việc xây dựng TNTH ảo trong quá trình dạy môn động cơ đốt trong là: Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết Vì: Kích thích được tính tích cự nhận thức của sinh viên Nâng cao hiệu quả bài học Hiệu quả dạy học không cao Mất nhiều thời gian chuẩn bị tiết dạy, bài dạy Không có yêu cầu quy định rõ ràng 2. TNTH ảo có phù hợp với nội dung môn học thực hành động cơ đốt trong hay không? Có Không 3. TNTH ảo đã xây dựng có kích thích sự hứng thú học tập của sinh viên , tạo điều kiện cho các em thích môn học như thế nào? Rất tốt Tốt Bình thường 4. TNTH ảo đã được xây dựng có đảm bảo yêu cầu về kinh tế, sư phạm, thẩm mỹ, khoa học . Hoàn toàn Một phần Không 5. Tính khả thi của việc xây dựng và sử dụng TNTH ảo cho môn học động cơ đốt trong là: Rất khả thi Khả thi Không khả thi 6. TNTH ảo đã xây dựng đã khắc phục được một số hạn chế của việc dạy học truyền thống Rất đúng Đúng Một phần Phụ lục 3: Phiếu điều tra thực trạng tự xây dựng TNTH ảo trong môn động cơ đốt trong Để việc xây dựng TNTH ảo theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của sinh viên trong giờ học trên lớp có cơ sở và góp phần vận dụng hiệu kquả , chất lượng . Xin thầy(cô)vui lòng cho biết một số ý kiến sau: Trong quá trình dạy học các thầy,cô có tự xây dựng TNTH ảo . Thường xuyên Thỉnh thoảng Không bao giờ Theo thầy,cô dựa vào yêu cầu nào để tiến hành xây dựng TNTH ảo Đặc điểm , khả năng nhận thức của học sinh Đặc điểm nội dung kiến thức, mục đích bài dạy Do ý muốn sở thích của giáo viên Theo ý kiến thầy, cô việc xây dựng TNTH ảo rong quá trình dạy học là: Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết Các điều kiện khách quan khác Sự ủng hộ của lãnh đạo nhà trường Chưa có tài liệu cụ thể hướng dẫn các phần mềm thiết kế Không có đủ thoiừ gian để tiến hành Ý kiến riêng của thầy cô về vấn đề tự xây xựng TNTH ảo trong môn học động cơ đốt trong Rất tốt Tốt Bình thường Ý kiến riêng của thầy cô Phụ lục 4: Phiếu điều tra sau buổi học (Dùng cho học sinh , sinh viên các trường cao đẳng, trung cấp nghề) Họ và tên:……………………………………Nam. Nữ……….. Trường:……………………………………………Lớp………. Thành phố(Tỉnh): ……………………………………………… Bài học:…………………………………………………………. Ngày…………Tháng………Năm………….. Để giúp việc tìm hiểu sự hứng thú học tập của người học đối với bài học, anh chị hãy đọc và suy nghĩ xem những ý kiến dưới đây , ý nào phù hợp với quan điểm của mình và đánh dấu(x) vào ô trống Sau khi học xong bài hôm nay anh chị cảm thấy Rất thích Không thích Bình thường Thích Nguyên nhân nào trong các lý do trước đây Không thích môn học này Thích học môn này Bài học không mang lại lợi ích thiết thực Được ý kiến tham gia trong giờ học Giáo viên dạy hay, có sự lôi cuốn Không khí lớp học sôi nổi Không khí lớp học buồn tẻ Bản thân hiểu biết được nhiều trong giờ học Ý kiến riêng của anh chị: Để giúp cho giờ học sôi nổi , hứng thú, có kết quả cao anh chị có những đề nghị gì: ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp của anh chị TÓM TẮT LUẬN VĂN Là một nước đang phát triển, Việt Nam đang tận dụng tất cả các nguồn lực để củng cố và xây dựng đất nước. Những nỗ lực đó phải được bắt đầu bằng việc xây dựng nguồn nhân lực chất lượng cao. Nghành giáo dục đang cố gắng thay đổi để đáp ứngđược nhu cầu này. Chúng ta không chỉ cần cập nhật nội dung dạy học, trang bị phương tiện mà còn cần thay đổi phương pháp dạy học, nhất là trong các nghành kỹ thuật mà cơ khí là một phần quan trọng. Đó là lý do tại sao tác giả chọn đề tài: “ Thí nghiệm thực hành ảo - ứng dụng trong đào tạo nghề cơ khí động lực” (Ứng dụng trong dạy môn học động cơ đốt trong) Luận án gồm 3 phần chính: - Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ - Chương 2: XÂY DỤNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ. ỨNG DỤNG XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG CHƯƠNG TRÌNH DẠY NGHỀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM, ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI VÀ HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Chương 1 trình bày tổng quan về khái niệm “ảo” với ý nghĩa của nó trong đời sống, trong kỹ thuật và khi được ứng dụng vào giáo dục. Chương 2 trình bày các nguyên tắc xây dựng và quy trình ứng dụng thí nghiệm, thực hành ảo trong đào tạo nghề cơ khí động lực, trong đó nhấn mạnh đến tính mô phỏng với người sử dụng. Hai phần mềm mô phỏng động học 3 chiều và 2 chiều là SolidWorks và Geogebra được giới thiệu là các công cụ để thực hiện nhiệm vụ trên. Các ví dụ được xây dựng là các bài mô phỏng mang tính tương tác về một số nội dung môn học động cơ đốt trong. Chương 3 trình bày thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi , hiệu quả của việc áp dụng thí nghiệm thực hành ảo trong dạy học . SUMMARY Vietnamese Education today is talking so much about change. We need to change-change for the development. Human resourse quality is one of the problems that we have to solve first of all. We have talked so much about changing the teaching methods, improving education equipments, updating contents…So that’s the reason for me to write about the topic”Virtual experiment and pratice-The application into training mechanical engineering workers” In my thesis, it contain three chapters: Chapter 1: The overview of virtual experiment and pratice in the world and in Vietnam. Chapter 2: Appling virtual experiment and pratice in to training mechanical engineering workers. Chapter 3: In chapter 1, I want to give you the overview of the concept “virtual”. This concept is still common in either life or technic. But now it will have more meaning in education. In chapter 2, I show you some principle to apply virtual experiment and pratice into teaching and the steps to construct the lecture about the interactive simulation. After that, with the assistance of the free software SolidWorks and Geogebra, I buld the interactive simulation to slove some problems of the subject applied such as determining the speed and acelleration of the four bars mechanism. In chapter 3