Nghiên cứu ứng dụng các phần mềm chuyên dụng mô phỏng 3d quá trình hoạt động của máy tiện vạn năng

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT - ĐỨC










BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI


NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC PHẦN MỀM CHUYÊN DỤNG MÔ PHỎNG
3D QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG MÁY TIỆN VẠN NĂNG PHỤC VỤ CÔNG
TÁC ĐÀO TẠO TẠI CÁC TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP


Mã số: 51.10RD/HĐ-KHCN

Chủ nhiệm đề tài: Thạc sỹ Phạm Mạnh Tản

THÁI NGUYÊN - 2010


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT - ĐỨC




TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC PHẦN MỀM CHUYÊN DỤNG MÔ PHỎNG
3D QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG MÁY TIỆN VẠN NĂNG PHỤC VỤ CÔNG
TÁC ĐÀO TẠO TẠI CÁC TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP


Thực hiện theo hợp đồng số: 51.10RD/HĐ-KHCN ngày 09 tháng 02 năm
2010, giữa Bộ Công Thương và Trường Cao đẳng Công nghiệp Việt - Đức

Người chủ trì thực hiện nhiệm vụ: Thạc sỹ Phạm Mạnh Tản

Danh sách các thành viên tham gia:
1. Ông Phạm Mạnh Tản Hiệu trưởng – Chủ nhiệm đề tài
2. Ông Vũ Xuân Vượng Phó hiệu trưởng – Phó chủ nhiệm đề tài
3. Ông Lê Hồng Phương Phó hiệu trưởng - Ủy viên
4. Ông Phạm Văn Thắng Phó hiệu trưởng - Ủy viên
5. Ông Nguyễn Đức Sinh Trưởng phòng QLKH-HTQT - Ủy viên thư ký
6. Ông Phạm Đình Thọ Trưởng Khoa cơ khí chế tạo - Ủy viên
7. Ông Lê Quang Khánh P.Trưởng phòng QLKH-HTQT - Ủy viên
8. Bà Nguyễn Thị Xuân Trưởng phòng Tài chính - kế toán - Ủ
y viên
9. Ông Bùi Trung Hiền Trưởng Khoa Công nghệ kỹ thuật máy - Ủy viên
10. Bà Trần Thị Hảo Phó trưởng phòng đào tạo - Ủy viên
11. Ông Nguyễn Thanh Long Trưởng Khoa cơ khí cắt gọt. - Ủy viên
12. Ông Trần Kiên Phó trưởng khoa công nghệ thông tin - Ủy viên

Đơn vị chủ trì thực hiện đề tài Chủ nhiệm đề tài
(Ký tên, ghi rõ họ tên) (Ký tên, ghi rõ họ tên)

THÁI NGUYÊN-2010
















PHỤ LỤC 6
HỒ SƠ LIÊN QUAN
- Quyết định giao nhiệm vụ.
- Hợp đồng.
- Thuyết minh đề tài.
- Biên bản nghiệm thu cấp cơ sở.
- Phản biện của Hội đồng cấp cơ sở.
- Quyết định thành lập Hội đồng đánh giá, nghiệm thu kết quả đề tài.




1

LỜI NÓI ĐẦU
Nâng cao chất lượng đào tạo là mục tiêu hàng đầu của ngành giáo dục.
Nâng cao chất lượng bằng việc đổi mới phương pháp dạy học là biện pháp có
hiệu quả cao vì đó là con đường cho việc tổ chức quá trình học tập của học sinh-
sinh viên. Hiện nay trước sự phát triển như vũ bão của công nghệ thông tin và
truyền thông; dạy học cần phải ứng dụng công nghệ thông tin và truy
ền thông để
hỗ trợ cho việc đổi mới phương pháp qua đó nâng cao chất lượng đào tạo.
Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy góp phần tích cực trong
hoạt động đổi mới phương pháp dạy học, tạo ra sự hứng thú học tập cho học sinh-
sinh viên và mang lại hiệu quả thiết thực (tiết kiệm chi phí, tạo lập môi trường
học tập phong phú đa dạng). Vi
ệc ứng dụng các phần mềm hỗ trợ cho việc dạy và
học thông qua việc xây dựng mô phỏng 3D để mô phỏng cấu tạo, nguyên lý làm
việc, cách thức điều chỉnh và vận hành máy móc, thiết bị cũng không ngoài ý
nghĩa trên.
Đề tài “Nghiên cứu, ứng dụng các phần mền chuyên dụng mô phỏng 3D
quá trình hoạt động của máy tiện vạn năng phục vụ công tác đào tạo tại các
trường cao đẳ
ng công nghiệp” do trường Cao đẳng Công nghiệp Việt Đức thực
hiện không chỉ góp phần cho việc đổi mới phương pháp giảng dạy nâng cao chất
lượng đào tạo tại trường Cao đẳng Công nghiệp Việt Đức nói riêng mà còn có thể
ứng dụng tại các trường cao đẳng công nghiệp khác.
Sự thành công của đề tài không thể tách rời sự tạo điều kiện, giúp đỡ, hợp
tác của các tổ chứ
c, cá nhân. Nhân dịp này Ban chủ nhiệm đề tài xin chân thành
cảm ơn: Vụ Khoa học Công nghệ (Bộ Công Thương) các nhà quản lý, các thày
(cô) giáo, các chuyên gia trong lĩnh vực đào tạo đã tạo điều kiện, tư vấn, giúp đỡ
chúng tôi hoàn thành đề tài này.

Đề tài được thực hiện trong một thời gian tương đối ngắn nên chắc chắn
không tránh khỏi thiếu sót. Ban chủ nhiệm đề tài rất mong nhận được ý kiến góp
ý để đề tài đượ
c hoàn thiện hơn.

2
MỤC LỤC
Nội dung Trang
Tóm tắt đề cương nghiên cứu đề tài
………………………………………………………………… 5
Chương 1:Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc áp dụng các phần mềm
mô phỏng 3D vào giảng dạy
…………………………………………………….

7
1. Cơ sở lý luận
…………………………………………………………… ……. 7
1.1 Tổng quan về các phương pháp dạy học tích cực
……….…………… 7
1.1.1 Quá trình dạy học
………………………………………………….…… 7
1.1.2 Các phương pháp dạy học…
……………………………… …………… 11
1.2 Phương pháp mô phỏng trong dạy học.
12
1.2.1 Mô phỏng và phương pháp dạy học mô phỏng
12
1.2.2 Mô hình và phương tiện trong dạy học mô phỏng.
14
1.2.3 Phương pháp mô phỏng với sự trợ giúp của máy tính

………… … 19
2. Thực trạng của việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm mô phỏng trong
dạy học
……………………………………………………………………………… 20
2.1 Trên thế giới
…………………………………………………………… …… 20
2.2 Tại Việt Nam
………………………………………………… …………… 21
2.2.1 Một số văn bản chỉ đạo, hướng dẫn
…………………………………………………… 21
2.2.2 Tình hình nghiên cứu mô phỏng 3D
………………………………………………. 22
2.2.3 Kết quả khảo sát
………………………………….……………………………………………. 22
Chương 2 : Xây dựng mô phỏng 3D cấu tạo, nguyên lý làm việc, vận
hành máy tiện vạn năng tại trường CĐCN Việt Đức
29
1. Các yếu tố xây dựng mô phỏng 3D cấu tạo, nguyên lý làm việc, vận
hành máy tiện vạn năng.
24
1.1. Chương trình đào tạo
24
1.1.1 Đề cương chi tiết học phần Máy cắt kim loại
24
1.1.2 Chương trình mô đun đào tạo: Tháo máy có độ phức tạp R ≥10
32
1.1.3 Chương trình mô đun đào tạo: Lắp và điều chỉnh máy có độ phức
tạp R ≥10
36
1.1.4 Chương trình mô đun đào tạo: Bảo dưỡng cơ cấu an toàn

39
1.1.5 Chương trình môn học: Máy công cụ
42
1.2. Đội ngũ giáo viên
50
1.3 Điều kiện, cơ sở vật chất
50
1.4 Trình độ học sinh-sinh viên
52
2. Nguyên tắc xây dựng mô phỏng 3D
52
2.1 Phù hợp với mục tiêu, nội dung môn học/mô đun, bài học.
52
2.2 Tính khả thi
52
2.3 Tính hiệu quả
53
3. Công cụ, phương tiện xây dựng chương trình mô phỏng 3D.
53
3.1 Lựa chọn máy tiện vạn năng để mô phỏng 3D
53
3.2 Lựa chọn phần mềm
53
3.3 Lựa chọn phần cứng
59
4. Xây dựng mô phỏng 3D cấu tạo, nguyên lý làm việc máy tiện vạn
năng 1A62
60
4.1. Lập bản vẽ mô phỏng 3D các chi tiết
61

3
4.2. Lập bản vẽ lắp ráp các chi tiết mô phỏng 3D theo cụm, hộp, toàn
máy.
62
4.3. Mô phỏng 3D cấu tạo, nguyên lý làm việc máy tiện vạn năng 1A62
64
4.3.1 Giới thiệu chung
66
4.3.2 Hộp tốc độ
67
4.3.3 Hộp bước tiến
88
4.3.4 Hộp chạy dao
98
4.3.5 Điều chỉnh máy
111
5. Xây dựng bài giảng có mô phỏng 3D máy tiện vạn năng 1A62 phục
vụ đào tạo

123
5.1 Các bài giảng theo phương pháp truyền thống

123
5.2 Phương pháp xây dựng bài giảng có sử dụng mô phỏng 3D

123
5.3 Xây dựng bài giảng có sử dụng mô phỏng 3D máy tiện vạn năng
1A62 phục vụ đào tạo

124
Chương 3 : Thực nghiệm đề tài tại trường CĐCN Việt Đức
125
1. Triển khai thử nghiệm
125
1.1 Mục đích, đối tượng thử nghiệm
125
1.1.1 Mục đích
………………………………………………………….…….… 125
1.1.2 Đối tượng
…………………………………………………………………… 125
1.2 Nội dung và tiến trình thử nghiệm
125
1.2.1 Nội dụng thử nghiệm
125
1.2.2 Tiến trình thử nghiệm.
126
1.3 Kết quả thử nghiệm
126
1.3.1 Kết quả nhận được trên đối tượng thử nghiệm
126
1.3.2 Đánh giá kết quả thử nghiệm
127
2. Thực hiện lấy ý kiến chuyên gia
127
2.1 Mục đích
…………………………………………… ………………………. 127
2.2 Đối tượng lấy ý kiến chuyên gia
127
2.3 Nội dung và phương án tiến hành

127
2.4 Phân tích, đánh giá kết quả lấy ý kiến chuyên gia
127
Chương 4 : Kết quả và kiến nghị
129
1. Kết quả
………………………………………………………………………… 129
2. Kết luận
130
3. Kiến nghị
130
Tài liệu tham khảo
131
Phụ lục
132


4
KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
- CĐCN : Cao đẳng công nghiệp
- CN : Công nghiệp
- CNTT : Công nghệ thông tin
- ĐHCN : Đại học công nghiệp
- ĐTLK : Đào tạo liên kết
- GDĐT : Giáo dục đào tạo
- GV : Giáo viên
- HS-SV : Học sinh-sinh viên
- MH : Mô hình
- PPDH : Phương pháp dạy học
- PPNC : Phương pháp nghiên cứu

- QTDH : Quá trình dạy học
- TCN : Trung cấp nghề
- CĐN : Cao đẳng nghề

5
TÓM TẮT ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Mục tiêu của đề tài:
Thông qua việc nghiên cứu lý luận và tìm hiểu thực tế tại một số trường cao
đẳng công nghiệp đề tài sử dụng một số phần mềm tin học chuyên dùng để mô
phỏng 3D cấu tạo, nguyên lý hoạt động và vận hành máy tiện vạn năng, trên cơ
sở đó xây dựng hệ thống bài giảng điện tử (s
ử dụng PPDH hiện đại) và áp dụng
vào đào tạo học sinh, sinh viên ngành cơ khí.

Giới hạn của đề tài:
Đề tài chỉ giới hạn việc xây dựng mô phỏng 3D cấu tạo, nguyên lý hoạt
động và vận hành máy tiện vạn năng 1A62. Trên cơ sở mô phỏng 3D, xây dựng
hệ thống các bài giảng điện tử áp dụng vào đào tạo học sinh, sinh viên ngành-
nghề cơ khí (gồm các trình độ đào tạo: cao
đẳng công nghệ cơ khí; trung cấp
nghề, cao đẳng nghề nghề cắt gọt kim loại và nghề nguội sửa chữa máy công cụ)
và được thực nghiệm tại trường Cao đẳng Công nghiệp Việt Đức.

Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý luận về các phương pháp dạy học tích cực, trong đó chú trọng tới
phương pháp sử dụng mô hình mô phỏng trong dạy-học, lý luận về việc ứ
ng dụng
CNTT và truyền thông vào dạy học.
- Phân tích đặc điểm công dụng của một số phần mềm thiết kế có mô phỏng 3D
(AutoCAD, Solidwork, Inventor…) và các phần mềm hỗ trợ xây dựng bài giảng

điện tử (PowerPoint).
- Đánh giá thực trạng về việc ứng dụng CNTT và truyền thông trong việc hỗ trợ
xây dựng các bài giảng điện tử sử dụng mô phỏng 3D tại một số tr
ường ĐH,
CĐCN.
- Nghiên cứu chương trình đào tạo ngành cơ khí (các bậc đào tạo: TCN, CĐN,
Cao đẳng chuyên nghiệp) tại các trường cao đẳng công nghiệp: các môn học. mô
đun có nội dung về máy tiện vạn năng.
- Xây dựng mô phỏng 3D máy tiện vạn năng
- Xây dựng bài giảng điện tử sử dụng mô phỏng 3D máy tiện vạn năng cho đào
tạo ngành/nghề cơ khí (Công nghệ kỹ thuậ
t cơ khí, Cắt gọt kim loại, Nguội sửa
chữa máy công cụ)
- Áp dụng thử nghiệm giảng dạy tại trường CĐCN Việt Đức.

Phương pháp nghiên cứu:
- Nhóm các phương pháp nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu tài liệu, tra cứu văn
bản nhằm xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài:
+ Nghiên cứu lý luận về các phương pháp dạy học tích cực, trong đó chú
trọng tới phương pháp sử d
ụng mô hình trong dạy-học.
+ Phân tích đặc điểm, công dụng và lựa chọn phần mềm phù hợp để xây
dựng mô phỏng 3D cấu tạo, các thao tác vận hành máy tiện vạn năng.
+ Nghiên cứu chương trình đào tạo để: Lựa chọn bậc đào tạo, ngành nghề,
môn học, bài giảng có sử dụng mô hình 3D máy tiện vạn năng. Lựa chọn máy
tiện vạn năng để xây dựng mô phỏng.

6
- Nhóm các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm : Quan sát, khảo sát, thử
nghiệm nội dung cụ thể như sau:

+ Khảo sát, thu thập thông tin về nhu cầu và các yêu cầu xây dựng mô
phỏng 3D cho quá trình hoạt động của máy tiện vạn năng phục vụ công tác đào
tạo tại các trường Cao đẳng Công nghiệp.
+ Thử nghiệm kết quả nghiên cứu vào giảng dạy tại trường CĐCN Việt –
Đức và lấy ý kiến chuyên gia…




7
Chương 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ÁP DỤNG CÁC PHẦN MỀM
MÔ PHỎNG 3D VÀO GIẢNG DẠY
1. Cơ sở lý luận
1.1 Tổng quan về các phương pháp dạy học tích cực
1.1.1 Quá trình dạy học
Dạy học là hoạt động đặc trưng, chủ yếu của nhà trường. Dạy học diễn ra
theo một quá trình nhất định, được gọi là quá trình dạy học (QTDH). Đ
ó là một
quá trình xã hội bao gồm hoạt động dạy và hoạt động học, trong đó học sinh, sinh
viên tự giác, tích cực, chủ động, tự tổ chức và điều chỉnh hoạt động nhận thức
của mình dưới sự điều khiển, chỉ đạo, tổ chức, hướng dẫn của giáo viên nhằm
thực hiện mục đích, nhiệm vụ dạy học.
Cho đế
n nay có nhiều quan niệm khác nhau về QTDH. Dưới đây trình bày
ngắn gọn một số quan niệm:
Theo lý thuyết hệ thống: QTDH với tư cách như một hệ thống gồm có
nhiều thành tố, trong đó giáo viên (GV) với hoạt động dạy; học sinh-sinh viên
(HS-SV) với hoạt động học. Trong mối quan hệ dạy-học trong QTDH, GV đóng
vai trò chủ đạo với tư cách là chủ thể tác động sư phạm. HS-SV không chỉ là

đối
tượng chịu sự tác động sư phạm đó mà còn là chủ thể nhận thức, chủ thể của hoạt
động học tập. Chỉ khi thực sự là chủ thể nhận thức thì HS-SV mới tiếp thu một
cách có ý thức và có hiệu quả sự tác động sư phạm. Vai trò chủ thể nhận thức đòi
hỏi HS-SV phải tự giác, tích cực, độc lập trong hoạt động h
ọc tập của mình.
Theo quan niệm điều khiển học: có thể coi QTDH là một hệ điều chỉnh.
Trong đó, GV là bộ phận điều chỉnh; HS-SV là bộ phận bị điều chỉnh nhưng
đồng thời tự điều chỉnh. Sự điều chỉnh và tự điều chỉnh này dựa trên nguyên lý
của điều khiển học, có mối liên h
ệ ngược, bao gồm: liên hệ ngược ngoài (từ HS-
SV đến GV- chủ yếu giúp cho sự điều chỉnh của GV), liên hệ ngược trong (ở
trong bản thân HS-SV) chủ yếu giúp cho sự điều chỉnh của HS-SV. Các mối liên
hệ ngược trong được tạo ra không chỉ thông qua việc kiểm tra, đánh giá kết quả
học tập do GV tiến hành, mà còn thông qua sự tự kiểm tra, đánh giá của chính
HS-SV để họ
tự điều chỉnh và học tập một cách tự giác, tích cực và độc lập, tức
là làm cho học tập trở thành một hệ kín-mạch điều chỉnh.
Theo thuyết angôrít: thì trình tự các hoạt động của HS-SV nhằm thu nhận,
xử lý và vận dụng các thông tin được truyền đạt được gọi là angôrít chuyển vận,
chính là sự học tập. Nó cần phải được kiểm tra, theo dõi chặ
t chẽ và uốn nắn kịp
thời, liên tục để không chệch ra khỏi đường chuẩn, tức là nó được điều khiển bởi
một trình tự các hành động điều khiển nhất định mà ta gọi là angôrít điều khiển.
Khi angôrít chuyển vận được GV xây dựng lồng với angôrít điều khiển và được
thể hiện đầy đủ trong một tài liệu dạy học cung c
ấp cho HS-SV, ta sẽ có một tài
liệu dạy học chương trình hoá. Trong QTDH chương trình hoá, HS-SV được học
không những các hành động chấp hành, mà còn học được các hành động kiểm
tra, điều khiển mà thực chất là tự kiểm tra, tự điều khiển, tự điều chỉnh.

Theo quan điểm dạy học lấy HS-SV làm trung tâm: quan điểm này có mầm
mống từ thời cổ đại nhưng mãi tới đầ
u thế kỷ 20 mới được phát triển mạnh mẽ.
Quan điểm này coi HS-SV là chủ thể sáng tạo, kêu gọi phát huy cao độ tính tự

8
giác, tích cực, sáng tạo của bản thân HS-SV để “biến quá trình đào tạo thành quá
trình tự đào tạo”
Dạy học lấy HS-SV làm trung tâm có các nội dung sau:
- Việc dạy học phải xuất phát từ HS-SV: từ nhu cầu, đặc điểm và điều kiện
của HS-SV, chú ý tới sự khác nhau về độ trưởng thành, độ tuổi trong lớp để có
những giải pháp tổ chức dạy học phù hợp vớ
i từng nhóm đối tượng HS-SV theo
hướng các nhân hoá.
- Phải tạo điều kiện cho HS-SV hoạt động cả về thể chất lẫn tinh thần một
cách tự giác, tích cực.
- Phải chú ý đến cấu trúc tư duy của từng HS-SV không gò cách suy nghĩ của
họ theo cách suy nghĩ đã định hình trước của GV. Phải tổ chức QTDH theo
hướng từng bước cá nhân hoá, cá thể hoá việc học tập của HS-SV.
- Động viên, khuyến khích và tạo điều kiện để HS-SV thường xuyên tự kiểm
tra, đánh giá việc học tập của mình nhằm không ngừng cải tiến phương pháp học
tập, hình thành thói quen và phương pháp tự học , tự rèn luyên, tự giải quyết các
vấn đề trong lý luận và thực tiễn.
Tuy nhiên, trong QTDH lấy HS-SV làm trung tâm, vai trò tích cực, chủ động,
độc lập, sáng tạo của HS-SV được phát huy nhưng vai trò của GV không bị hạ
th
ấp. Giaó viên phải thực sự có trình độ chuyên môn và nghiệp vụ sư phạm, sáng
tạo và nhạy cảm mới có thể đóng vai trò là người gợi mở, trợ giúp, hướng dẫn, cố
vấn, trọng tài trong QTDH được. Thực tiễn cho thấy, chương trình, sách giáo
khoa, tài liệu dạy học tốt đến đâu mà người thày non kém thì không thể có kết

quả dạy học tốt được.
Nhiệm vụ của dạy học
Nhiệm vụ cơ bản của quá trình dạy học trong các trường chuyên nghiệp là dạy
nghề và dạy người. Cụ thể gồm các nội dung sau:
- Nhiệm vụ giáo dưỡng: Làm cho HS-SV nắm vững hệ thống tri thức văn hóa,
khoa học kỹ thuật và công nghệ, tri thức về chuyên môn, nghiệp vụ, hình thành
các kỹ năng, kỹ xảo lao động nghề nghiệp (dạy nghề)
- Nhiệm vụ phát triển trí tuệ: Phát triể
n ở HS-SV năng lực hoạt động trí tuệ,
nững kỹ năng và thói quen tổ chức hoạt động của cá nhân (dạy phương pháp)
- Nhiệm vụ giáo dục các phẩm chất nhân cách: Hình thành ở HS-SV những cơ
sở thế giới quan khoa học, lý tưởng cách mạng và những phẩm chất đạo đức của
người lao động mới (còn gọi là nhiệm vụ dạy người)
Các nguyên tắc dạy học:
Nguyên t
ắc thống nhất biện chứng giữa tính khoa học và tính giáo dục trong
dạy học:
Tính khoa học trong dạy học được thể hiện trước hết bằng nội dung dạy học.
Dạy học là trang bị cho HS-SV một hệ thống kiến thức toàn diện, hiện đại và
chính xác về các lĩnh vực cuộc sống của con người, được chọn lọc từ những hiểu
biết củ
a loài người về tự nhiên, về xã hội và tư duy, về kỹ thuật công nghệ và
nghệ thuật.
Tính khoa học được thể hiện trong phương pháp dạy học. Bản thân phương
pháp dạy học đã là một hệ thống các biện pháp sư phạm đặc biệt: có tính khoa
học, tính kỹ thuật và tính nghệ thuật. Phương pháp dạy học được lựa chọn và rút

9
ra từ mục đích và nội dung dạy học, dựa vào trình độ phát triển trí tuệ, khả năng
nắm vững kiến thức của HS-SV và dựa vào qui luật nhận thức chung của loài

người. Phương pháp dạy học tác động vào tính tích cực của HS-SV nhằm làm
cho họ nắm chắc tri thức, linh hoạt trong tư duy trở thành những người năng
động, tự chủ và sáng tạo
Tính giáo dục là một thuộc tính của quá trình d
ạy học. Dạy học hướng tới giáo
dục nhân cách toàn diện cho HS-SV. Mục đích giáo dục có thể là những phẩm
chất gần gũi, trực tiếp, cũng có thể là những hướng đi của cuộc sống lâu dài đối
với con người. Bản thân nội dung các môn học lý thuyết và thực hành-sản xuất đã
mang tính giáo dục cao và phương pháp dạy học cũng động viên khích lệ sự cố
gắng, tích c
ực học tập và rèn luyện nhân cách, đặc biệt là thái độ lao động nghề
nghiệp của HS-SV. Tính khoa học và tính giáo dục thâm nhập vào nhau, cùng
được thực hiện một cách đồng thời trong quá trình dạy học. Quá trình dạy học với
mọi nội dung đều phải tuân theo cả tính khoa học và tính giáo dục trong sự thống
nhất biện chứng giữa chúng.
Nguyên tắc thống nhất biện chứng giữa lý luận và thực tiễn: Lý luận và th
ực
tiễn là hai mặt của quá trình nhận thức, của việc cải tạo tự nhiên, xã hội và bản
thân con người. Lý luận là kinh nghiệm đã khái quát hóa trong ý thức của con
người, là toàn bộ những tri thức về thế giới khách quan. Thực tiễn là toàn bộ hoạt
động của con người nhằm đảm bảo cho sự tồn tại và phát triển của xã hội, trong
các quá trình, lĩnh vực sản xuất, văn hóa, hoạt độ
ng xã hội, trong công tác thực
nghiệm khoa học. Kiến thức lý thuyết được vận dụng để giải quyết những nhiệm
vụ thực tiễn để chỉ đạo hành động. Ngược lại, thực tiễn vừa là tiêu chuẩn vừa là
điểm xuất phát và động lực của nhận thức, lại vừa là tiêu chuẩn của chân lý.
Lý thuyết và thực hành gắn bó khăng khít với nhau. Điều đ
ó không chỉ
đúng cho nhận thức khoa học nói chung mà đúng cho cả công tác dạy học nói
riêng. Nó phải được thể hiện trong suốt quá trình dạy học, rõ nét hơn cả là trong

khi xây dựng nội dung dạy học. Nội dung dạy học phải thể hiện được mối liên hệ
hữu cơ giữa những kiến thức lý thuyết với thực tiễn sản xuất của đất nước. Mối
quan hệ này ch
ặt chẽ hơn nhiều so với mối liên quan giữa khoa học cơ bản với
ứng dụng vào thực tế.
Nguyên tắc thống nhất biện chứng giữa hoạt động dạy và hoạt động học:
Nguyên tắc này chỉ ra rằng, trong quá trình dạy học, GV là chủ thể tổ chức,
điều khiển quá trình học tâp của HS-SV và HS-SV là chủ thể tích cực chủ động
và sáng tạo của quá trình học t
ập. Cả hai được phối hợp nhịp nhàng, một mặt là
sự cải tiến thường xuyên phương pháp giảng dạy để nâng cao và hoàn thiện nghệ
thuật sư phạm, mặt khác phải thúc đẩy tính tích cực nhận thức và sự cải tiến
không ngừng phương pháp học tập của HS-SV. Sự cải tiến này cần được thực
hiện ở hai phía vì chúng ảnh hưởng qua lại biện chứng vớ
i nhau và đó chính là
con đường nâng cao chất lượng dạy học.
Nguyên tắc thống nhất biện chứng giữa cái cụ thể và cái trừu tượng: Sự
khác nhau giữa cái cụ thể và cái trừu tượng chỉ là tương đối. Trong mối liên hệ
này, mỗi sự vật, hiện tượng có thể là cụ thể nhưng trong mối liên hệ khác nó lại là
trừu tượng. Tiêu chẩn cơ bản để phân biệt cái cụ th
ể với cái trừu tượng là ở sự đối
lập giữa tính toàn vẹn với tính bộ phận của hai đối tượng mà ta so sánh. cái này

10
có thể là cụ thể so với cái kia, nếu cái thứ nhất là cái toàn vẹn, cái đã hoàn thiện
so với cái kia. ngược lại cái thứ hai là cái trừu tượng so với cái thứ nhất nếu nó là
cái bộ phận, cái được cô lập được tách ra từ cái thứ nhất.
Nguyên tắc phát huy tính tích cực, độc lập và sáng tạo của HS-SV: HS-SV
là chủ thể của quá trình học tập. Vì vậy, học tập chỉ có kết quả khi HS-SV là
người có ý thức ch

ủ động, tích cực và sáng tạo trong học tập. Tính tích cực là thái
độ HS-SV, muốn nắm vững, hiểu thấu sâu sắc nội dung học tập bằng mọi cách và
cố gắng vận dụng những hiểu biết ấy vào cuộc sống. Tích cực là một biểu hiện
của ý thức, khi đã có ý thức thì HS-SV sẽ tích cực và chủ động trong mọi tình
huống. Nguồn gốc của mọi sự tích cực
đều do nhu cầu của con người. Nhu cầu
nhận thức cái mới, nhu cầu vươn lên một trình độ cao hơn sẽ làm cho HS-SV
càng tích cực hơn trong học tập.
Nguyên tắc phát huy tính tích cực học tập của HS-SV yêu cầu giáo viên phải
tổ chức cho HS-SV hoạt động tích cực. Đối với HS-SV tính tích cực bên trong
thường nảy sinh do những tác động từ bên ngoài, làm được điều này chính là
nghệ thuật sư phạm của GV. GV phải tạ
o dựng hàng loạt các mâu thuẫn, khéo léo
lôi cuốn, hấp dẫn HS-SV để họ tự có ý thức tiếp nhận và tìm tòi cách giải đáp.
Làm sao để cái lẽ ra GV phải thuyết trình, phải giải thích và HS-SV tiếp thu, ghi
nhớ, trở thành vấn đề tự HS-SV khám phá. Tri thức tự mình tìm ra sẽ bền vững,
sâu sắc và có ý nghĩa lớn đối với cá nhân HS-SV.
Nguyên tắc đảm bảo tính vững chắc: Nguyên tắc này đòi hỏi trong quá trình
dạy học phả
i đảm bảo truyền thụ cho HS-SV hệ thống tri thức, kỹ năng, kỹ xảo
vững trắc lâu bền, đồng thời có thể nhớ lại và vận dụng linh hoạt váo các tình
huống nhận thức hay hoạt động thực tiễn khác nhau.
Nắm vững kiến thức là hiểu sự vật, hiện tượng, khái niệm, định nghĩa đúng
với bản chất, hiểu được các trường h
ợp tổng quát và trường hợp riêng của nó.
Nắm chắc tri thức là trình bày, diễn tả nó một cách rành mạch, xúc tích đúng với
bản chất của nó. Ngoài ra, nắm chắc tri thức được thể hiện rõ nét nhất ở chỗ nó
được vận dụng thành thạo trong các trường hợp khác nhau để giải quyết các vấn
đề lý thuyết và thực tiễn do cuộc sống xã hội đặt ra.
Nguyên tắc tính vừa sức: Nguyên tắc này đ

òi hỏi trong quá trình dạy học
phải vận dụng nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức dạy học phù hợp với
trình độ phát triển chung của HS-SV trong lớp, đồng thời cũng phù hợp với trình
độ phát triển của từng HS-SV nhằm đảm bảo cho từng HS-SV đều có thể phát
triển ở mức tối đa so với khả năng của mình.
Trong quá trình dạy học, cần nắm vững đặc điểm riêng của HS-SV cũng như
đặc điểm chung của họ về các mặt nhất là năng lực nhận thức, thái độ, động cơ
tinh thần học tập. Trên cơ sở đó lựa chọn, vận dụng nội dung phương pháp và
hình thức tổ chức cho phù hợp với trình độ HS-SV. Việc dạy học tùy tiện không
chú ý đến trình độ của HS-SV là không thể chấp nhận
được.
Trong khi dạy học phải thực hiện theo nguyên lý từ đơn giản đến phức tạp,
từ gần đến xa từ nắm tri thức đến rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, từ vận dụng tri thức
trong những tình huống tương tự như tình huống đã học đến vận dụng tri thức
vào những tình huống mới.


11
1.1.2 Các phương pháp dạy học
Phương pháp dạy học là một trong những thành tố quan trọng nhất của quá
trình dạy học, luôn luôn là trung tâm chú ý của các nhà giáo dục và lý luận dạy
học. Nó phụ thuộc rất nhiều vào khả năng của GV và điều kiện dạy học cụ thể.
Có rất nhiều cách khác nhau về phân loại phương pháp dạy học, dưới đây là
một số cách phân loại phương pháp dạy họ
c:
- Hệ thống các PPDH phân loại theo nguồn kiến thức và địa điểm tri giác
thông tin (S.I.Petrovski, F.Ia.Golan), gồm: dùng lời, trực quan, thực hành.
- Hệ thống các PPDH phân loại theo các nhiệm vụ lý luận dạy học cơ bản
(M.A.Danilov; B.P.Esipov), gồm: truyền thụ kiến thức, hình thành kỹ năng kỹ
xảo, ứng dụng tri thức, hoạt động sáng tạo, củng cố, kiểm tra.

- Hệ thống các PPDH phân loại theo đặc điể
m hoạt động nhận thức của HS-
SV (M.N.Scatkin; I.Ia.Lecne), gồm: giải thích, minh họa, tái hiện, giới thiệu vấn
đề, tìm kiếm từng phần, nghiên cứu.
- Hệ thống các PPDH thông báo và thu nhận, giải thích và tái hiện, thiết kế
thực hành và tái hiện thực hành, giải thích, kích thích và tìm kiếm từng phần
(M.I.Macmutov),v.v )
Vấn đề lựa chọn PPDH
Ưu nhược điểm của các PPDH: Như ở phần trên đã trình bày, phương
pháp bao giờ cũ
ng được xây dựng trên cơ sở của những đối tượng cụ thể, từ đó
nhằm đạt được những mục đích nhất định hay nói cách khác với từng đối tượng
khác nhau ta có những phương pháp khác nhau. Không có PPDH nào là tối ưu là
thống trị trong suốt quá trình dạy học mà mỗi phương pháp dạy học đều có ưu
điểm và nhược điểm riêng:
- PPDH dùng lời:

Ưu điểm: + Truyền thụ lượng thông tin lớn trong thời gian ngắn
+ Phát triển tư duy trừu tượng.
Nhược điểm: +Lĩnh hội khó
+Không phát triển được kinh nghiệm của học sinh, sinh viên
- PPDH trực quan:

Ưu điểm: + Nâng cao hiệu quả dạy học nhờ có biểu tượng rõ ràng
+ Phát triển tư duy trực quan hình tượng, trí nhớ
Nhược điểm: + Giáo viên cần nhiều thời gian để chuẩn bị bài học
+ Phát triển tư duy trừu tượng kém
- PPDH thực hành:

Ưu điểm: + Hình thành kỹ năng, kỹ xảo lao động

+ Củng cố mối liên hệ lý thuyết và thực tiễn
+ Hiệu suất hứng thú, nhớ lâu
Nhược điểm: + Cần nhiều thời gian để chuẩn bị bài học, cần thiế bị, vật tư
+ Mất nhiều thời gian trên lớp
- PPDH tái hiện:

Ưu điểm: + Truyền đạt thông tin nhanh và có hệ thống, củng cố trí nhớ
+ Hình thành kĩ năng kĩ xão
Nhược điểm: +Tính độc lập tư duy kém
- PPDH chương trình hóa:


12
Ưu điểm: + Cá nhân hóa việc lĩnh hội kiến thức
+ Kiểm tra thường xuyên quá trình lĩnh hội
+ Điều khiển hợp lý và nhanh chóng quá trình lĩnh hội
Nhược điểm:+ Thời gian cần nhiều hơn so với phương pháp giảng giải minh
họa
+ Hạn chế tính giáo dục của bài học
+ Hạn chế việc phát triển tư duy độc lập kĩ năng tìm tòi nghiên cứu
- PPDH nêu vấn
đề:
Ưu điểm: + Phát triển kỹ năng hoạt động nhận thức sáng tạo, kỹ năng nắm
kiến thức độc lập
+ Có thể sử dụng khi kiến thức không hoàn toàn mới và phát triển
một cách lô gic những cái đã biết.
+ Có thể sử dụng khi học sinh nắm được nội dung bằng hoạt động
độc lập
Nhược điểm: + Cần nhiều thờ
i gian, không dùng được khi rèn luyện kỹ năng, kỹ

xảo thực hành
+ Khi tài liệu khó quá, không thể độc lập nghiên cứu được.
- Làm việc độc lập của HS-SV:

Ưu điểm: + Hình thành năng lực làm việc độc lập
+ Biến kiến thức thành niềm tin
+ Rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo thực hành
+ Phát triển ý trí
Nhược điểm: + Phải tính đến sự hướng dẫn của giáo viên trước những vấn đề
phức tạp
+ Tốc độ dạy học chậm

1.2 Phương pháp mô phỏng trong dạy học
Trong quá trình dạy họ
c, việc sử dụng các phương tiện trực quan chính là tái
tạo ra quá trình nhận thức cảm tính nảy sinh do kết quả của các tác động trực tiếp
của sự vật hiện tượng lên các giác quan của con người giúp người học quan sát và
thu nhận thông tin về những mặt, những thuộc tính, những mối liên hệ của sự vật.
Việc lựa chọn phương pháp dạy học nhằm đạt được hiệu qu
ả trong giảng dạy
luôn đòi hỏi người giáo viên phải dày công nghiên cứu trên những cơ sở khoa
học cũng như những phân tích cụ thể của bài học, đối tượng tiếp thu, điều kiện cơ
sở vật chất (điều kiện chủ quan và điều kiện khách quan của quá trình dạy học)
trong mối quan hệ biện chứng giữa chúng với nhau:
- Mục tiêu, nhiệm vụ và n
ội dung của bài học
- Khả năng của các phương pháp dạy học cụ thể
- Đặc điểm người học
- Năng lực của giáo viên
- Tình hình trang thiết bị dạy học

- Thời gian

1.2.1 Mô phỏng và phương pháp dạy học mô phỏng
Mô phỏng (Simulation)

13
Mô phỏng có thể hiều là Quá trình thực nghiệm quan sát được và điều khiển
được từ đó cho những kết quả thông qua mô hình của đối tượng khảo sát.
Mô phỏng được bắt đầu từ việc chú ý các quy tắc, quan hệ và quá trình phát
triển của đối tượng nghiên cứu cùng với sự thay đổi của chúng. Các quan hệ này
của đối tượng có thể tạo ra các tình huống mới, thậm chí các quy luật mới, đượ
c
phát hiện trong quá trình mô phỏng. Trong khoa học và công nghệ, mô phỏng là
con đường nghiên cứu thứ ba, song song với nghiên cứu lý thuyết thuần tuý 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.
Mô phỏng giúp nghiên cứu hệ thống một cách chủ động, giải quyết những
khó khăn khi tiến hành nghiên cứu với mô hình thực (những đối tượng, h
ệ thống
khó hoặc không thể trực tiếp nghiên cứu được do những nguyên nhân khác nhau
như tính kinh tế, điều kiện khách quan, tính nguy hiểm, thời gian diễn biến quá
ngắn hoặc quá dài )
Phương pháp mô phỏng trong dạy học là phương pháp nhận thức thế giới
thực thông qua nghiên cứu mô hình của đối tượng mà ta quan tâm, đây là 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…

Sơ đồ quá trình mô phỏng

Phương pháp mô phỏng tiến hành theo ba bước:
(1) Mô hình hoá: 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 loại bỏ những tính
chất và mối quan hệ thứ yếu để xây dựng mô hình.
(2) Nghiên cứu mô hình (tính toán th
ực nghiệm…) để rút ra những hệ quả lý
thuyết, kết luận về đối tượng nghiên cứu.
Sau khi mô hình được xây dựng, người ta áp dụng những phương pháp lý
thuyết hoặc thực nghiệm khác nhau từ tư duy trên mô hình và thu được kết quả,
những thông tin mới. Đối với các mô hình vật chất thì người ta làm thí nghiệm
thực trên mô hình. Người ta coi công việc này như là một thí nghiệm đặc biệt gọi
là thí nghiệm tưởng tượ
ng (ảo). Những thí nghiệm đó được sáng tạo để giải thích
những vấn đề đặc biệt quan trọng, bất kể là trong thí nghiệm đó chỉ có thể thực
hiện được về mặt nguyên tắc mặc dù về mặt kỹ thuật thực nghiệm của nó có thể
rất phức tạp.
(3) Đối chiếu kết quả thu được trên mô hình với kết quả thực tiễn
đồng thời
xét tính hợp thức của mô hình. Trong trường hợp kết quả không phù hợp với thực
tiễn phải chọn lại mô hình.

Đối tượng
nghiên cứu
Kết quả
Mô hình

(3)
(2) (1)

14
1.2.2 Mô hình và phương tiện trong dạy học mô phỏng
Mô hình (Model)
Khái niệm: " mô hình là một thể hiện bằng thực thể hay bằng khái niệm một số
thuộc tính và quan hệ đặc trưng của một đối tượng nào đó (gọi là đối tượng được
mô hình hoá hay nguyên hình), với mục đích nhận thức, làm đối tượng quan sát
thay cho nguyên hình hoặc làm đối tượng nghiên cứu về nguyên hình”
Phân loại:
Mô hình được phân loại tr
ước hết thành mô hình vật lý và mô hình toán học.
Mô hình vật lý dựa trên sự tương tự giữa những hệ thống cơ và điện hoặc hệ
thống điện và thuỷ lực hay khí nén. Mô hình toán học thì sử dụng những kí hiệu
và phương trình toán học để biểu thị một hệ thống, các tính chất của hệ thống
được biểu diễn bằng các biến và hoạt động của hệ th
ống được biểu diễn bằng các
hàm toán học gắn kết các biến.
Mô hình được phân thành mô hình tĩnh và mô hình động: Mô hình tĩnh chỉ cho
những giá trị của hệ thống khi cân bằng, còn mô hình động có thể cho những giá
trị của hệ thống thay đổi theo thời gian qua hoạt động của mô hình.
Trong mô hình toán, cấp thứ ba trong phân loại mô hình được phân biệt theo
cách biểu diễn mô hình, đó là các biến đại diện cho đặc điểm của hệ
thống, ta có
mô hình tương tự và mô hình số.

Sơ đồ phân loại mô hình theo tính chất của mô hình
MH khái niệm
Mô hình (MH)
MH
trích
mẫu
MH
hình
học

MH
động
hình
học
MH
động
lực
học
MH vật lý
MH
cấu
trúc
MH
hệ
thức
MH
tương
tự
MH
đồng
dạng

15
Mô hình vật lý
Mô hình vật lý 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 ta
những thông tin mới về đối tượng. ví dụ như mô hình thang máy, mô hình dao
động… Nói chung các mô hình này được dùng trong quá trình thực nghiệm.
Dựa trên tiêu chuẩn cùng chất, giống nhau về

chất, khác nhau về chất giữa
nguyên hình và mô hình, mô hình thực thể được chia làm ba loại: mô hình trích
mẫu, mô hình đồng dạng và mô hình tương tự.
+ Mô hình trích mẫu.
Mô hình trích mẫu là một tập hợp những cá thể trích ra từ một tổng thể được
xét. Mô hình trích mẫu được sử dung rộng rãi trong nhiều lĩnh vực quen thuộc
như : đánh giá chất lượng sản phẩm, điều tra xã hội học, nghiên cứu mô trường
sinh thái…
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.
+ Mô hình đồng dạng.
Mô hình đồng dạng là một thực thể có các thông số vật lý cùng tên với nguyên
hình (tức là giống chất với nguyên hình) và được xác định theo lý thuyết đồng
dạng.
Từ kết quả nhậ
n được trên mô hình có thể suy ra nguyên hình thông qua tỷ số
đồng dạng. Tuỳ theo các chuẩn cứ đồng dạng: hình học, động hình học, hay động
lực học, có những mô hình đồng dạng tương ứng. Bản vẽ kỹ thuật, mô hình máy
bay, mô hình lò cao… là những ví dụ về mô hình đồng dạng hình học. Loại mô
hình này chỉ sử dụng ở giai đoạn thấp của quá trình nhận thức khi cần hình thành
những biểu tượng hoặc thu th
ập kiến thức có tính chất kinh nghiệm. Những kiến
thức thu được trên mô hình là những tính chất bên ngoài của hiện tượng, của đối
tượng thực.
+ Mô hình tương tự.
Hai thực thể khác nhau về bản chất vật lý được gọi là mô hình tương tự khi
trạng thái của chúng được mô tả bằng cùng một hệ phương trình vi phân và điều
kiện đơn trị.

Mô hình khái niệm
Mô hình khái niệm là hệ th
ống 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
khái niệm khác với mô hình thực thể ở chỗ đây là các mô hình có tính chất hình
thức, trừu tượng.
Mục đích của 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 đoạ
n 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 điện không quan sát trực tiếp
được. Mô hình khái niệm có thể phân chia thành hai loại như sau:
+ Mô hình hệ thức

16
Là mô hình dùng hệ thức hay phương trình toán học để mô tả trạng thái của
đối tượng nghiên cứu.
+ Mô hình cấu trúc
Dùng toán học để mô tả cấu trúc và trạng thái bên trong của nguyên hình.
Trong thực tế thường gặp những mô hình là kết hợp của các loại mô hình trên,
ví dụ như mô hình lược tả. Mô hình lược tả là mô hình biểu diễn bằng hình học
trực quan của những thuộc tính hay quan hệ nào đó 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 quan sát còn giúp ích cho việc
nghiên cứu phương án quy hoạch, phân bổ hợp lý… trên nguyên hình.
Tính chất của mô hình
* Tính giống với “vật gốc” theo một nghĩa nào đó
M
ột 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.
* Tính lý tưởng
Tính lý tưởng của mô hình khác với tính đơn giản ở chỗ, khi mô hình hoá
người ta không thể xây dựng được các tính chất giống hệt với nguyên hình, ví dụ
như từ trường của dòng điện hay sóng c
ủa các loại ánh sáng… Việc đơn giản hoá
mô hình lại là một hoạt động có chủ ý của người xây dựng mô hình nhằm làm
cho việc nghiên cứu thuận lợi hơn. Như vậy mô hình nào cũng có tính chất lý
tưởng ít hay nhiều. Nói cách khác không có mô hình nào giống hệt thực tiễn bởi
nếu như vậy thì nó không còn tính cách là vật đại diện, thay thế nữa…
* Tính chủ quan
Mỗi khi tạo ra một mô hình để nghiên cứu, người nghiên cứu cần phả
i có
sẵn sự hình dung trong óc về đối tượng cần nghiên cứu của họ theo những quan
điểm riêng của mình. Trên thực tế mỗi người nhìn nhận một vấn đề trên những
khía cạnh, những góc độ khác nhau, do vậy sự quyết định tính chất và mối quan
hệ cơ bản của đối tượng có khác nhau. Điều này dẫn đến cùng một đối tượng
nghiên cứu, mỗi người xây dựng cho mình m
ột mô hình khác nhau, đó là tính chủ
quan của mô hình.
Phương tiện trong dạy học mô phỏng
Khái niệm phương tiện
Phương tiện được hiểu là một người hoặc một vật trung gian hay một công
cụ trung gian để thực hiện giao tiếp. Người gửi thông tin cần sử dụng một
phương tiện để truyền tải thông tin, còn người nhận cũng phải sử dụng phương
tiện để nh
ận và hiểu được thông tin từ người gửi.
Trong giảng dạy thì 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 giáo

viên, tuỳ theo phương pháp dạy học, được các phương tiện chuyển đến học sinh.
Mục tiêu của giờ học là “việc học của học viên”, đ
ó có thể là học kiến thức lý
thuyết mới, học một kỹ năng kỹ xảo hay học để xây dựng một quan điểm… Quá
trình học tập trong nhà trường là một quá trình tương tác giữa người học và nội
dung học tập.

17
Vai trò phương tiện
Trong các mô hình mới về dạy và học, phương tiện dạy học chiếm một vị trí
khá quan trọng
- Trong mô hình lý luận dạy học theo lý thuyết học tập (Lerntheoretische
Didaktik) của Heimann và Schulz (Didaktik der beruflichen Aus – und
Wieterbildung. WS2000. Hanno Host, Merkblatter) ta có:

Mô hình dạy học theo Heiman

Trong mô hình dạy học của Frank Wolfgang Ihber, Vorlesung:
Bildungstechnologie. WS2000 ta có:


















Mô hình dạy học theo Frank

Dự định Chủ đề

Phương pháp Phương tiện
Điều kiện con người
Điều kiện văn hoá – xã hội
Phương pháp
Nội dung
Cấu trúc tâm l
ý
Mục tiêu
Phương tiện
Cấu trúc xã h
ộ
i
Dạy & học
Ở đâu?
Bằng gì?
Cho ai?
Để làm gì?
N
hư th
ế
nào?
Cái gì?

18
Như vậy có thể nói vai trò của phương tiện dạy học là sự trợ giúp người giáo
viên trong việc giới thiệu kiến thức, trong việc điều khiển hoạt động học tập của
học viên, được thể hiện trong hình vẽ:

Vai trò của phương tiện dạy học trong tam giác quan hệ

Chức năng phương ti
ện
- 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 cối, hay việc thao tác mẫu, như trong các giờ học rèn luyện
kỹ năng kỹ xảo: Giáo viên làm trước, học viên làm theo. Tuy nhiên 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 ph
ương 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 càng gần, giống như vật thật càng tốt, nó có thể là hình ảnh thu nhỏ của
vật ấy hay những mô tả chi tiết bằng ngôn ngữ. Chẳng hạn, khi dạy về một loại
máy ngoài việc sử dụng sơ đồ cấ
u tạo bên trong ta cũng phải chú ý đến tranh ảnh
mô tả hình dáng bên ngoài hay các chi tiết của máy.

- Điều khiển giờ học
Sự giới thiệu nội dung học tập thuần tuý, ví dụ như những nội dung được 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 khiể
n. Người giáo
viên cần chiếm được sự chú ý của học viên và hướng sự chú ý đó đến trọng tâm
bài giảng, để cho việc học tập đạt được mục đích đề ra.
Phương tiện dạy học phục vụ cho bài giảng trực quan, tạo hứng thú học tập
cho học viên, làm cho nội dung trở nên sống động. Phương tiện dạy học tác động
lên nhiều giác quan, tạo sự tậ
p trung và sẵn sàng học cái mới của học viên, thúc
đẩy động cơ học tập. Rất nhiều công việc mà giáo viên tự mình không thể làm
được nếu không có phương tiện.
Phương tiện cũng có thể tác dụng ngược đối với quá trình dạy học nếu như
việc sử dụng chúng không hợp lý, đơn điệu hoặc quá nhiều
Nội dung học
Học
Học viên
Giới thiệu
Giáo viên
Điều khiển
Phương tiện dạy học


19
Nguyên tắc sử dụng phương tiện trong dạy học
+Nguyên tắc đơn giản
Quá trình đơn giản hoá một mệnh đề khoa học là một quá trình chuyển hoá
một mệnh đề phức tạp, mô tả nhiều đặc điểm đặc biệt của sự vật hiện tượng thành
mệnh đề khái quát, mô tả những đặc điểm chung nhất của các sự vật hiện tượng

mà vẫn giữ nguyên tính đúng đắn về khoa học. Quá trình đơn giản hoá có thể tiến
hành bằng cách:
o Loại bỏ những thành phần thứ yếu trong mệnh đề.
o Thay thế những đặc điểm riêng bằng một khái niệm ngoại diên.
+ Nguyên tắc trực quan
Đối tượng nghiên cứu của khoa học kỹ thuật là các vật phẩm kỹ thuật, các
quá trình kỹ thuật và các thao tác kỹ thuật. Vớ
i đối tượng nghiên cứu như vậy,
nội dung môn học kỹ thuật vừa mang tính cụ thể, vừa mang tính trừu tượng: tính
cụ thể thể hiện ở nội dung của nó nghiên cứu các vật phẩm kỹ thuật và thao tác
kỹ thuật cụ thể, tính trừu tượng đựơc phản ánh trong hệ thống các khái niệm kỹ
thuật, các nguyên lý và quá trình kỹ thuật mà học sinh không trực tiếp tri giác,
cảm giác được. Do đ
ó, trong dạy học kỹ thuật, nguyên tắc đảm bảo sự thống nhất
giữa cái cụ thể và cái trừu tượng là rất quan trọng.
Trực quan là một tính chất của các hình ảnh chủ quan. Các quá trình kỹ thuật
diễn ra quanh ta rất phong phú, đa dạng. Để học viên hiểu rõ các quá trình này,
người ta phải tìm cách trực quan hoá chúng bằng các phương tiện trực quan tĩnh
và động.

1.2.3 Phương pháp mô phỏng với sự trợ giúp c
ủa máy tính (mô phỏng số)
- Khái niệm:
Bản chất là xây dựng một số mô hình số đại diện cho đối tượng cần nghiên cứu
sau đó người ta tiến hành các thực nghiệm trên mô hình, kết quả nhận được trên
mô hình cần hợp thức với nguyên hình.
- Quá trình mô phỏng số: Quá trình mô phỏng số được biểu diễn như sau:

Quá trình mô phỏng số
Đối tượng cần nghiên cứu
Kết quả
Thử nghiệm và so sánh
Mô hình hóa trên máy tính
Mô hình nguyên lý

20
Những bước chính của quá trình mô phỏng số bao gồm:
+ 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).
+ Mô hình hóa trên máy tính: tiến hành vẽ thiết kế để xây dựng mô hình trên
máy tính và lập trình/tạo hiệu ứng chạy trên máy tính (quan hệ lắp ghép, điề
u
chỉnh…).
+ Lập kế hoạch thực nghiệm (số lần thử nghiệm, thời gian mô phỏng), hiệu
chỉnh kế hoạch thực nghiệm để đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu.

+ Thử nghiệm xem mô hình có phản ánh đúng các đặc tính của đối tượng
không. Nếu cần, phải sửa chữa lại các lỗi. Sau khi thử nghiệm, nếu mô hình trên
máy tính không đạt cần phải xây dựng lại mô hình nguyên lý.
Trong dạ
y học kỹ thuật, khi sử dụng các chương trình mô phỏng cần cân nhắc
một số điểm sau:
- Không thể sử dụng mô hình thay thế hoàn toàn nguyên hình. Trước hoặc sau
khi sử dụng mô hình cần có sự liên hệ với đối tượng thực. Chỉ có sự kết hợp hiệu
quả giữa mô hình - vật thực mới phát huy được kỹ năng - kỹ xảo cần thiết cho
người học. Ví dụ
các cảm giác về khối lượng, kích thước, gia tốc…
- Việc tạo và sử dụng mô hình cần có sự lựa chọn và có chủ ý (tính chủ quan),
tuỳ thuộc vào mục đích dạy học mà tạo ra những mô hình thích hợp.
- Chú ý tính tương thích của mô hình với nguyên hình. Trong khi nghiên cứu,
các kết quả thu được trên mô hình phải có khả năng chuyển thành các kết luận về
nguyên hình. Trong quá trình dạy học, vấn đề đặt ra là các kết quả thu được trên
mô hình mang một ý nghĩa truyền đạt nội dung học tập nào đó về nguyên hình.
- Mô hình trên máy tính không phải luôn luôn đúng với thực tế do tính lý
tưởng của mô hình tương đối cao. Vì vậy phải thận trọng khi sử dụng các kết quả
từ mô hình, không tuyệt đối hoá mô hình trên máy tính.

2. Thực trạng của việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm mô phỏng trong dạy
học
2.1 Trên thế giới
Mô phỏng số
đã được nghiên cứu, triển khai tại nhiều nước trên thế giới.
Chắc chắn rằng, công nghệ này sẽ được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ trong
tương lai “Cũng như đầu máy hơi nước, điện thoại và truyền hình, mô phỏng số
là một kỹ thuật bắn thẳng chúng ta tới phía trước và có thể tạo nên nhiều đổi thay
trọng đại”.

Trên Internet, một số trang web đã giới thi
ệu các bài thí nghiệm, thực hành
ảo, theo đó bất cứ ai truy cập vào các website đó đều thao tác được với các bài thí
nghiệm, thực hành đã được chuẩn bị sẵn. Ví dụ như:
Về lĩnh vực cơ học (Mechanics): Súng phóng (The Cannon); động năng
(Kinetic energy); ma sát, lực và các mặt nghiêng (Friction, Forces and Inclined
Planes).
Về lĩnh vực nhiệt động lực học (Thermodynamics): Định lý về khí lý tưởng
(Ideal Gas Law), sự cân bằng nhiệt động lực học (thermodynamic Equilibrium),
sự
phân bố vận tốc Maxwell (Maxwellia Velocity Distribution)

21
Về vật lý thiên văn (Astrophysics): Quang kế thiên hà (Galaxy
Photometery), định luật Hubble và kích thước thiên hà (Galaxy Sizes and Hubble
Law).
Về điện học: Định luật ôm (Ohms law). Ví dụ thí nghiệm về định luật ôm
được thể hiện bằng cách thiết lập mạch điện điều khiển một bóng đèn ảo với sự
kết hợp khác nhau giữa các cặp giá trị của hiệu điện thế và điện trở.
Những ví dụ về các bài mô phỏng, thực hành ảo đề cập ở trên cho phép
khẳng định vai trò quan trọng của nó trong dạy học.
Tuy nhiên, qua nghiên cứu và tìm hiểu cho thấy từ những năm 90 của thế kỷ
trước, các nước có nền công nghiệp hiện đại trên thế giới đã sử dụng các phần
mềm CAD (computer Ad Design) hiện đại có chức năng mô phỏng 3D. Các
doanh nghiệp sử dụng các phần mề
m hỗ trợ thiết kế cơ khí như autodesk
Inventor, SolidWork vào công tác thiết kế, thử nghiêm và sản xuất (đặc biệt
trong dây chuyền sản xuất tự động). Ngoài mục đích trên doanh nghiệp còn sử
dụng chức năng mô phỏng 3D vào hoạt động quảng bá sản phẩm, quảng bá
thương hiệu. Với các phần mềm này trong giáo dục đào tạo, người sử dụng chỉ

cần thiết kế, lự
a chọn các chi tiết, xác định kiểu lắp ghép, liên kết chúng, việc còn
lại như hệ thống ấy sẽ hoạt động ra sao, ghép như vậy có truyền động được
không hoàn toàn do chương trình tính toán và cho ra kết quả phù hợp với thực
tế. Đây cũng được coi là những hệ thống, chi tiết, mối ghép ảo. Mô phỏng 3D đã
góp đáng kể vào việc đổi mới phương pháp giảng dạy tạo hướng thích thú cho
người học, nâng cao chất lượng đào tạo.

2.2 Tại Việt Nam
2.2.1 Một số văn bản chỉ đạo, hướng dẫn
Trong những năm qua với sự hội nhập quốc tế và phát triển như vũ bão của
khoa học công nghệ, việc nghiên cứu và áp dụng các ứng dụng công nghệ thông
tin được các ngành, các cấp quan tâm và chỉ đạo thực hiện.
Bộ Giáo dục Đào tạo đ
ã có công văn số: 9886/BGDĐT-CNTT ngày 11/11
/2008 về việc Hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ CNTT năm học 2009 – 2010
. Theo
công văn, một trong những nhiệm vụ trọng tâm năm học là tiếp tục triển khai
nhiệm vụ CNTT theo Chỉ thị số 55/2008/CT-BGDĐT ngày 30/9/2008 của Bộ
trưởng Bộ GDĐT về tăng cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng công nghệ thông
tin trong ngành giáo dục giai đoạn 2008-2012. Cụ thể là : ’’ ứng dụng CNTT và
đào tạo nguồn nhân lực CNTT là công tác thường xuyên và lâu dài của ngành
giáo dục, tiếp t
ục phát huy các kết quả đạt được của "Năm học đẩy mạnh ứng
dụng công nghệ thông tin". ‘’ triển khai thực hiện nhiệm vụ CNTT năm học
2009 – 2010 nhằm đẩy mạnh việc đổi mới phương pháp giảng dạy, học tập và
ứng dụng CNTT một cách thiết thực và hiệu quả trong công tác quản lý của nhà
trường và công tác đào tạo nguồn nhân lực về CNTT’’.
Chỉ thị số
55/2008/CT-BGDĐT ngày 30/9/2008 của Bộ trưởng Bộ GDĐT

về tăng cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng công nghệ thông tin trong ngành
giáo dục giai đoạn 2008-2012. Cụ thể là :

22
‘’ Triển khai áp dụng CNTT trong dạy và học, hỗ trợ đổi mới phương
pháp giảng dạy, tích hợp ứng dụng CNTT ngay trong mỗi môn học một cách hiệu
quả và sáng tạo ở những nơi có điều kiện thiết bị tin học.’’;
‘’ Khuyến khích giáo viên, giảng viên soạn bài trình chiếu, bài giảng điện
tử và giáo án trên máy tính’’.
‘’ Việc hỗ trợ đổi mới phương pháp giảng dạy bằng ứng d
ụng CNTT phải
được thực hiện một cách hợp lý, tránh lạm dụng, tránh bệnh hình thức chỉ ứng
dụng CNTT tại một số giờ giảng trong cuộc thi, trong khi không áp dụng trong
thực tế hàng ngày.’’
2.2.2 Tình hình nghiên cứu mô phỏng 3D
Trong thiết kế, chế tạo, mô phỏng 3D đã được các doanh nghiệp áp dụng,
đặc biệt là các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài. Việc áp dụng mô phỏng
3D vào trong giáo dục đào tạo đã
được một số trường quan tâm, tìm hiểu nghiên
cứu và đã đạt được thành quả nhất định. Cụ thể là:
Trường Đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh đã tạo một số mô hình
mô phỏng cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong.
Vụ giáo dục quốc phòng – Bộ Giáo dục Đào tạo, đã xây dựng một số mô
hình mô phỏng 3D về cấu tạo, nguyên lý ho
ạt động của một số vũ khí thông
thường phục vụ cho giáo dục quốc phòng.
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã ứng dụng phần mền solidwork và
autodesk Inventor giao đề tài cho sinh viên xây dựng mô phỏng 3D cấu tạo hộp
tốc độ máy tiện vạn năng. Như vậy, với việc mô phỏng cấu tạo hộp tốc độ máy
tiện vạn năng, mới chỉ là một phần nh

ỏ của công việc mô phỏng 3D một máy tiện
hoàn chỉnh.
Tuy nhiên qua tìm hiểu thông tin cho thấy chưa có cơ sở nào sử dụng các
phần mềm chuyên dụng mô phỏng 3D hoàn chỉnh máy tiện vạn năng ứng dụng
vào đào tạo.
2.2.3 Kết quả khảo sát
Qua khảo sát láy ý kiến của giáo viên, cán bộ quản lý đào tạo một số trường
(ĐHCN Hà Nội, Cao đẳng CN Việt Hung, Cao đẳng CN Thái Nguyên, Cao đẳng
Cơ khí Luyệ
n kim, Cao đẳng Công nghiệp Việt Đức, Cao đẳng nghề Việt Đức
Vĩnh phúc) đã thu được những thông tin như sau:
1. Tính cấp thiết phải sử dụng phần mềm mô phỏng 3D để mô tả hoạt động của
máy móc thiết bị vào bài giảng:
Rất cần thiết (58,3%); Cần thiết (41,7%); Chưa cần thiết (0%)
2. Việc xây dựng các bài giảng có mô phỏng 3D tại các trường:
Rất dễ dàng (11,7%); Dễ dàng (46,7%);Không d
ễ dàng (41,6%);
3. Mức độ khi sử dụng các phần mềm mô phỏng 3D trong các bài giảng thuộc
chuyên ngành cơ khí đối với giáo viên :
Rất dễ dàng (25%); Dễ dàng (63,3%); Không dễ dàng (11,7%);
4. Việc áp dụng các bài giảng có mô phỏng 3D tại các trường :
Khả thi(61,7%); Có thể khả thi (38,3%); Khó khả thi (0%); Không khả thi (0%);
5. Nhu cầu sử dụng mô phỏng 3D các hoạt động của thiết bị :
Máy phay vạn năng(68,3%); Máy tiện vạn năng (78,3%); Máy khoan (20%) ;
Máy mài (26,7%)