Xây dựng và sử dụng mô phỏng trong dạy học nghề công nghệ ô tô tại trường cao đẳng công nghiệp thái nguyên

LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới:
Ban giám hiệu, Phòng sau đại học, Trung tâm thông tin - Thư viện và
các Thầy Cô ở khoa Sư phạm kỹ thuật - Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội đã
quan tâm, tạo điều kiện để tác giả học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận
văn của mình.
Đặc biệt tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc PGS.TS LÊ HUY HOÀNG
đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn
thành bản luận văn này.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu và các Thầy,Cô
đồng nghiệp ở trường Cao đẳng Công Nghiệp Thái Nguyên đã quan tâm tạo
điều kiện giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài.
Hà Nội, tháng 10 năm 2014
Tác giả

La Thanh Sơn


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
MỞ ĐẦU.........................................................................................................1
CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY
DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ PHỎNG TRONG DẠY NGHỀ.......................7
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG TRONG DẠY
HỌC KỸ THUẬT.........................................................................................7
1.1.1.Lịch sử hình thành và phát triển của mô phỏng................................7
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và áp dụng mô phỏng trong dạy học.............8

1.1.2.1. Trên thế giới...............................................................................8
1.1.2.2. Tại Việt Nam..............................................................................9
1.2.CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ
PHỎNG TRONG DẠY NGHỀ CÔNG NGHỆ Ô TÔ................................12
1.2.1. Mô hình và phân loại mô hình.......................................................12
1.2.1.1. Mô hình....................................................................................12
1.2.1.2. Phân loại mô hình....................................................................12
1.2.2. Mô phỏng.......................................................................................16
1.2.2.1. Khái niệm.................................................................................16
1.2.2.2. Phân loại mô phỏng.................................................................18
1.2.2.3. Phương pháp dạy học mô phỏng.............................................18
1.2.2.4. Công cụ mô phỏng.................................................................23
1.2.2.5. Quá trình mô phỏng số.............................................................24


1.2.3. Mô phỏng trong dạy học nghề........................................................25
1.2.3.1. Đặc điểm và cấu trúc bài dạy tích hợp.....................................25
1.2.3.2. Các phương pháp dạy học tích hợp..........................................29
1.2.3.3. Điều kiện thực hiện mô phỏng trong dạy tích hợp...................31
1.2.4. Sử dụng mô phỏng trong dạy học tích hợp.................................32
1.2.4.1.Cơ sở lý luận.............................................................................32
1.2.4.2. Quy trình áp dụng mô phỏng trong dạy học nghề....................33
1.2.4.3.Ưu điểm và hạn chế khi sử dụng mô phỏng trong dạy học.. . .35
1.3. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ
PHỎNG TRONG DẠY NGHỀ CÔNG NGHỆ Ô TÔ................................37
1.3.1. Thực trạng dạy học nghề công nghệ ô tô tại trường Cao đẳng công
nghiệp THÁI NGUYÊN...........................................................................37
1.3.1.1. Nội dung – Phương pháp dạy học nghề..................................37
1.3.1.2. Trình độ giáo viên dạy tích hợp..............................................38
1.3.1.3. Phương tiện, cơ sở vật chất dạy học tích hợp.........................39

1.3.2. Những yêu cầu đặt ra khi áp dụng mô phỏng trong dạy nghề
công nghệ ô tô.........................................................................................39
1.3.3.Thực trạng dạy học nghề công nghệ ô tô tại trường CĐCN Thái Nguyên..........40

1.3.3.1. Mục tiêu đánh giá thực trạng...................................................40
1.3.3.2. Nội dung khảo sát....................................................................41
1.3.3.3. Phương pháp điều tra bằng phiếu hỏi......................................41
1.3.3.4. Phương pháp trao đổi, phỏng vấn............................................42
1.3.3.5. Quan sát sư phạm.....................................................................42
1.3.3.6. Kết quả đánh giá thực trạng.....................................................42
KẾT LUẬN CHƯƠNG I..............................................................................45
CHƯƠNG II. ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC NGHỀ
CÔNG NGHỆ Ô TÔ TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP
THÁI NGUYÊN............................................................................................47


2.1. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC NGHỀ
CÔNG NGHỆ Ô TÔ:...................................................................................47
2.1.1. Trường cao đẳng công nghiệp Thái Nguyên:.................................47
2.1.2. Khả năng ứng dụng MP trong dạy học nghề công nghệ ô tô.........47
2.1.2.1. Cơ sở vật chất, trang thiết bị....................................................47
2.1.2.2. Đội ngũ giáo viên.....................................................................48
2.1.2.3. Mục đích áp dụng MP trong dạy tích hợp nghề công nghệ ô tô.......49

2.1.3. Chương trình khung chi tiết Công nghệ ô tô - trình độ trung cấp nghề.. 51
2.1.3.1. Nội dung giảng dạy và phân phối chương trình.......................51
2.1.3.2. Đặc điểm nội dung chương trình dạy nghề công nghệ ô tô....52
2.2. XÂY DỰNG MP TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ CÔNG NGHỆ Ô TÔ...........55

2.2.1.Nguyên tắc xây dựng.......................................................................55

2.2.1.1. Phù hợp với mục tiêu, nội dung bài học trong mỗi MH/MĐ...55
2.2.1.2. Đơn giản và hiệu quả...............................................................55
2.2.2. Quy trình xây dựng.........................................................................57
2.3. VẬN DỤNG QUY TRÌNH XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI GIẢNG SỬ DỤNG
MP TRONG CHƯƠNG TRÌNH DẠY NGHỀ CÔNG NGHỆ Ô TÔ...................60

2.3.1. Xây dựng bài mô phỏng với SOLIDWORKS................................60
2.3.2. Xây dựng bài mô phỏng với MACROMEDIA FLASH.................63
2.3.3. Xây dựng bài mô phỏng với MULTISIM .....................................67
2.4. SỬ DỤNG CÁC MP TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ CÔNG NGHỆ Ô TÔ:....75

2.4.1. Nguyên tắc sử dụng PPMP trong đào tạo nghề ô tô.......................75
2.4.1.1. Phù hợp với mục tiêu và nội dung bài học...............................76
2.4.1.2. Phù hợp với thời lượng bài dạy................................................76
2.4.1.3. Phù hợp với tiến trình bài dạy..................................................76
2.4.1.4. Phù hợp với các nguyên tắc sử dụng trực quan trong bài dạy. 77
2.4.2. Quy trình sử dụng PPMP trong đào tạo nghề.................................77
2.4.2.1. Dạy học tích hợp và phương pháp dạy học theo định hướng năng lực...77

2.4.2.2.Quy trình sử dụng MP trong bài giảng dạy học tích hợp..........78


KẾT LUẬN CHƯƠNG II.............................................................................81
CHƯƠNG III. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM, ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ
THI VÀ HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU..................................82
3.1: MỤC ĐÍCH , NHIỆM VỤ VÀ ĐỐI TƯỢNG THỰC NGHIỆM........82
3.1.1. Mục đích :.......................................................................................82
3.1.2. Nhiệm vụ :......................................................................................82
3.1.3. Đối tượng thực nghiệm:.................................................................82
3.1.4. Phương pháp thực nghiệm..............................................................83

3.2.NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH THỰC NGHIỆM.................................83
3.2.1 : Công tác chuẩn bị:.........................................................................83
3.2.2 Tiến trình thực nghiệm....................................................................83
3.3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM................................................................84
3.3.1. Kết quả đánh giá định tính.............................................................84
3.3.2. Kết quả đánh giá định lượng :........................................................84
3.3.2.1. Kết quả bài :.............................................................................85
3.4. PHƯƠNG PHÁP CHUYÊN GIA.........................................................89
3.4.1. Nội dung và cách thức thực hiện....................................................89
3.4.2.Đánh giá kết quả..............................................................................90
3.4.2.1. Đánh giá định tính....................................................................90
3.4.2.2. Đánh giá định lượng.................................................................91
KẾT LUẬN CHƯƠNG III...........................................................................92
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................93
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................95
PHỤ LỤC.


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Nội dung viết tắt
CNH,HĐH
CNTT
CĐCN - TN
ĐTN
HS
GD-ĐT
GV
MH
MH/MD
NCKH

PPMP
PPDH
PTDH
TBDH
KHKT
KTS

Nghĩa đầy đủ
Công nghiệp hóa, Hiện đại hóa
Công nghệ thông tin
Cao đẳng công nghiệp Thái Nguyên
Đào tạo nghề
Học sinh
Giáo dục đào tạo
Giáo viên
Mô hình
Môn học / Modul
Nghiên cứu khoa học
Phương pháp mô phỏng
Phương pháp dạy học
Phương tiện dạy dọc
Thiết bị dạy học
Khoa học kỹ thuật
Kỹ Thuật số


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
BẢNG 1.5 KẾT QUẢ ĐIỀU TRA VIỆC SỬ DỤNG MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC TÍCH HỢP NGHỀ CÔNG NGHỆ
Ô TÔ:...................................................................................................................................................... 43
BẢNG 3.1 : KẾT QUẢ KIỂM TRA BÀI ( SỐ HỌC SINH ĐẠT ĐIỂM XI).............................................................87

BẢNG 3.2 : BẢNG TẦN SUẤT ( SỐ PHẦN TRĂM HỌC SINH ĐẠT ĐIỂM XI)....................................................87
BẢNG 3.3 : BẢNG TẦN SUẤT HỘI TỤ TIẾN................................................................................................. 87
( SỐ PHẦN TRĂM HỌC SINH ĐẠT ĐIỂM XI TRỞ LÊN)................................................................................87
BẢNG 3.4 PHƯƠNG SAI, ĐỘ LỆCH CHUẨN,HỆ SỐ BIẾN THIÊN CHO LỚP ĐỐI CHỨNG.................................89
BẢNG 3.5 PHƯƠNG SAI, ĐỘ LỆCH CHUẨN,HỆ SỐ BIẾN THIÊN CHO LỚP THỰC NGHIỆM............................89
BẢNG 3.6 SO SÁNH CÁC THÔNG SỐ THỐNG KÊ........................................................................................ 90


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
1.1.1.Lịch sử hình thành và phát triển của mô phỏng................................7
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và áp dụng mô phỏng trong dạy học.............8
1.2.1. Mô hình và phân loại mô hình........................................................12
1.2.2. Mô phỏng.......................................................................................16
1.2.3. Dạy học nghề theo phương pháp dạy học tích hợp........................25
1.2.4. Sử dụng mô phỏng trong dạy học tích hợp....................................32
1.3.1. Thực trạng dạy học nghề công nghệ ô tô tại trường Cao đẳng công
nghiệp THÁI NGUYÊN...........................................................................37
1.3.2. Những yêu cầu đặt ra khi áp dụng mô phỏng trong dạy nghề công
nghệ ô tô...................................................................................................39
1.3.3.Thực trạng dạy học nghề công nghệ ô tô tại trường CĐCN Thái
Nguyên.....................................................................................................40
2.1.1. Trường cao đẳng công nghiệp Thái Nguyên:.................................47
2.1.2. Khả năng ứng dụng MP trong dạy học nghề công nghệ ô tô.........47
2.1.3. Chương trình khung chi tiết Công nghệ ô tô - trình độ trung cấp
nghề..........................................................................................................51
2.2.1.Nguyên tắc xây dựng.......................................................................55
2.2.2. Quy trình xây dựng.........................................................................57
2.3.1. Xây dựng bài mô phỏng với SOLIDWORKS................................60
2.3.2. Xây dựng bài mô phỏng với MACROMEDIA FLASH.................64
2.3.3. Xây dựng bài mô phỏng với MULTISIM .....................................69

2.4.1. Nguyên tắc sử dụng PPMP trong đào tạo nghề ô tô.......................77
2.4.2. Quy trình sử dụng PPMP trong đào tạo nghề.................................79
3.1.1. Mục đích :.......................................................................................84
3.1.2. Nhiệm vụ :......................................................................................84
3.1.3. Đối tượng thực nghiệm:.................................................................84


3.1.4. Phương pháp thực nghiệm..............................................................85
3.2.1 : Công tác chuẩn bị:.........................................................................85
3.2.2 Tiến trình thực nghiệm....................................................................85
3.3.1. Kết quả đánh giá định tính.............................................................86
3.3.2. Kết quả đánh giá định lượng :........................................................87
3.4.1. Nội dung và cách thức thực hiện....................................................91
3.4.2.Đánh giá kết quả..............................................................................92


I. MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong thời đại ngày nay với sự phát triển như vũ bão của khoa học và
công nghệ nền kinh tế hội nhập đã mở ra cho nhân loại một tương lai mới tốt
đẹp hơn, tươi sáng hơn. Giáo dục và khoa học công nghệ là nơi sản sinh ra tri
thức, là yếu tố quan trọng hàng đầu trong việc đào tạo bồi dưỡng và nâng cao
chất lượng nguồn nhân lực để đáp ứng yêu cầu sự nghiệp công nghiệp hóa,
hiện đại hóa... Trước bối cảnh lịch sử đó yêu cầu đặt ra giáo dục phải tạo ra
được nguồn nhân lực phù hợp với nền kinh tế toàn cầu, đó là nền kinh tế dựa
vào tri thức - kinh tế tri thức.
Trong văn kiện Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XI của Đảng , khi
đánh giá về hạn chế, khuyết điểm trong lĩnh vực giáo dục và đào tạo, Đảng ta
nêu rõ:
"Chất lượng giáo dục và đào tạo chưa đáp ứng yêu cầu phát triển, nhất

là đào tạo nguồn nhân lực trình độ cao vẫn còn hạn chế; chưa chuyển mạnh
sang đào tạo theo nhu cầu xã hội... Chương trình, nội dung, phương pháp dạy
và học lạc hậu, đổi mới chậm; cơ cấu giáo dục không hợp lý giữa các lĩnh vực,
ngành nghề đào tạo; chất lượng giáo dục toàn diện giảm sút,chưa đáp ứng được
yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa ." [2; tr 167-168]
Để đào tạo được lực lượng lao động kỹ thuật chất lượng cao, đòi hỏi
các cơ sở Giáo dục - Đào tạo phải hướng vào đào tạo người lao động không
những có kiến thức khoa học mà cần phải có năng lực kỹ thuật cao, tư duy
sáng tạo, tư duy độc lập, làm việc hợp tác...Để giải quyết công việc cụ thể đáp
ứng nhu cầu của bản thân và xã hội.
Do vậy, trong “ Chiến lược phát triển kinh tế - xã hội 2011- 2020”
Đảng ta xác định một trong những nhiệm vụ quan trọng của giáo dục và đào
1


tạo là: “ Đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng đa dạng, đa tầng của cộng nghệ và
trình độ phát triển của các lĩnh vực, ngành nghề. Thực hiện liên kết chặt chẽ
giữa các doanh nghiệp, cơ sở sử dụng lao động, cơ sở đào tạo và Nhà nước để
phát triển nguồn nhân lực theo nhu cầu xã hội.”
Cùng với quan điểm và định hướng phát triển như trên thì Trường
CĐCN Thái Nguyên luôn hướng tới mục tiêu Giáo dục - Đào tạo thế hệ tương
lai đáp ứng những yêu cầu cao trong lao động sản xuất thời đại mới. Thời đại
của tri thức của sáng tạo và nắm bắt cơ hội thay đổi vận mệnh. Ngành công
nghệ ô tô là một trong nghành đào tạo nghề của trường.Trong đó hệ thống
các môn học của ngành công nghệ ô tô hiện tại đều được giảng dạy theo
phương pháp dạy học tích hợp.
Thực chất của dạy học tích hợp trong dạy học nghề là vửa dạy nội dung
lý thuyết và thực hành trong cùng một bài dạy. Trong đó thời lượng học tập là
30% cho lý thuyết và 70% cho thực hành. Tích hợp đề cập đến các yếu tố sau:
- Nội dung chương trình đào tạo được thiết kế theo modun định hướng

năng lực.
- Phương pháp dạy học theo quan điểm dạy học định hướng giải quyết
vấn đề và định hướng hoạt động
Ở Việt Nam từ năm 2008 trong lĩnh vực dạy nghề đã tiến hành nghiên
cứu và ban hành các tiêu chuẩn năng lực nghề trên cơ sở phân tích nghề, từ đó
đó thiết kế chương trinh khung hoặc chương trình đào tạo chi tiết.
Để giảng dạy nghề công nghệ ô tô, theo phương pháp dạy học tích hợp
người học phải phát huy hết khả năng của bản thân để dần hình thành và đạt
được kỹ năng nghề nhất định. Đây là sự khó khăn rất lớn giữa HS-SV nghề
và giáo viên dạy nghề của một trường vừa đào tạo nghề vừa đào tạo chuyên
nghiệp như trường CĐCN Thái Nguyên.

2


Đối với giáo viên dạy nghề công nghệ ô tô , để học sinh luôn hứng thú
với môn học thì việc kết hợp truyền đạt nội dung lý thuyết với thực hành là
mấu chốt. Ngoài việc sử dụng các phương tiện kỹ thuật hiện đại như máy
chiếu, máy tính các phần mềm hỗ trợ trong giảng dạy, giáo viên còn phải luôn
thay đổi phương thức cách thức kích thích khả năng học tập phù hợp với đối
tượng học sinh chưa đồng đều.
Đối với sinh viên, học tập môn có một số khó khăn nhất định như:
- Năng lực nhận thức các nội dung lý thuyết, hệ thống, cơ cấu máy, các
nguyên lý hoạt động còn hạn chế vì khó quan sát vật thật, khó hình dung…
- Việc tiếp cận với đối tượng thực trong khi học gặp nhiều khó khăn.
Đó là những công việc và những khó khăn đặt ra đối với cả giáo viên
và học sinh trong việc học tập giảng dạy tích hợp. Chính vì sự khó khăn đó
nên phần mềm mang tính mô phỏng được khai thác tối đa trong giảng dạy
nghề công nghệ ô tô.
Việc sử dụng mô phỏng vào dạy học nghề công nghệ ô tô sẽ giảm

được một cách đáng kể chi phí cho việc chế tạo đồ dùng học tập khác cũng
như rút ngắn được thời gian giảng bài trên lớp. Tư duy theo phương pháp mô
hình (MH) sẽ giúp người học hiểu sâu hơn kiến thức và có khả năng đáp ứng
được kỹ năng nghề theo yêu cầu sau khi ra trường.
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn nêu trên, tác giả chọn đề tài “Xây dựng
và sử dụng mô phỏng trong dạy học nghề công nghệ ô tô tại Trường Cao đẳng
công nghiệp Thái Nguyên”
2. Mục đích nghiên cứu.
Đề tài nghiên cứu cách thức xây dựng và sử dụng mô phỏng trong đào
tạo nghề ngành Công nghệ ô tô. Trên cơ sở đó, tiến hành xây dựng một số bài
Mô phỏng cho các Modul điển hình trong chương trình dạy nghề ngành Công
nghệ ô tô (Modul Hệ thống nhiên liệu động cơ Diezel, Modul Trang bị điện ô
3


tô ) nhằm hỗ trợ việc dạy và học tích hợp. Đồng thời bổ sung những bài mô
phỏng mà trong thực tế khó hoặc không thể thực hiện được, qua đó nhằm nâng
cao chất lượng dạy và học nghề công nghệ ô tô theo phương pháp tích hợp.
3. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
3.1 Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học tích hợp nghề công nghệ
ô tô tại trường CĐCN Thái Nguyên.
3.2 Đối tượng nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu là lý thuyết mô phỏng
trong dạy học kỹ thuật. Phương pháp xây dựng và sử dụng phần mềm mô
phỏng trong dạy học nghề công nghệ ô tô.
3.3 Phạm vi nghiên cứu: Áp dụng cho học sinh viên học TCN, CĐN
công nghệ ô tô tại trường CĐCN Thái Nguyên.
4. Giả thuyết khoa học.
Xây dựng và sử dụng mô phỏng trong dạy học tích hợp nghề Công
nghệ sửa chữa ô tô một cách khoa học sẽ góp phần nâng cao hứng thú nhận
thức, phát huy tính tích cực học tập của người học, do đó góp phần nâng cao

chất lượng đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật tại trường CĐCN Thái Nguyên.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu .
Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng mô
phỏng trong dạy học tích hợp nghề Công nghệ ô tô.
Phân tích thực trạng dạy học tích hợp cho học sinh hệ TCN nghành
công nghệ ô tô tại trường CĐCN Thái Nguyên.
Ứng dụng một số phần mềm mô phỏng sẵn có để xây dựng các mô
phỏng cho một số bài học tích hợp điển hình hỗ trợ cho dạy nghề Công nghệ
ô tô (Modul Hệ thống nhiên liệu động cơ Diezel, Modul Trang bị điện ô tô )
Lập kế hoạch thực nghiệm để đánh giá kết quả nghiên cứu.
6. Phương pháp nghiên cứu .
- Nghiên cứu lý luận
4


Các phương pháp phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa các tài liệu, các
công trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài. Từ đó xây dựng cơ sở lý luận
của đề tài và giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu khác.
Mục đích: Bổ sung và tích lũy vốn tri thức lý luận có liên quan tới đề
tài xây dựng, những khái niệm công cụ của đề tài.
Phân tích, tổng hợp tài liệu và các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực
giáo dục, đào tạo nghề ở Việt Nam và nước ngoài. Phương pháp mô phỏng
trong NCKH và DH trong môi trường dạy học nghề Công nghệ ô tô.
- Nghiên cứu thực tiễn
Quan sát hoạt động dạy học và đánh giá trong dạy học tích hợp nghề
công nghệ ô tô ở Trường Cao đẳng công nghiệp Thái Nguyên.
Phương pháp chuyên gia nhằm đánh giá tính khả thi của quy trình và
công cụ dạy học đã xây dựng.
Thử nghiệm bước đầu sử dụng mô phỏng: Xây dựng một số chương
trình mô phỏng, tổ chức thực hiện, đánh giá kết quả và hoàn thiện.

Phương pháp thống kê toán học nhằm tính toán kết quả điều tra, thực
nghiệm.
7. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu .
- Đề tài tập trung nghiên cứu Ứng dụng mô phỏng trên máy tính vào
dạy học tích hợp nội dung Modul Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel, Modul
Trang bị điện ô tô thuộc chương trình đào tạo nghề Công nghệ ô tô
- Phạm vi khảo sát và thực nghiệm sư phạm: Khảo sát và thực nghiệm
tại trường CĐCN Thái Nguyên
8. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, mục lục, phụ lục, tài liệu tham khảo, nội
dung chính của luận văn gồm 3 chương với cấu trúc sau:

5


Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng mô
phỏng trong dạy nghề.
Chương 2: Ứng dụng mô phỏng trong dạy nghề Công nghệ ô tô tại
trường cao đẳng công nghiệp Thái Nguyên.
Chương 3:Thực nghiệm sư phạm, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của
đề tài nghiên cứu.

6


CHƯƠNG I
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ
DỤNG MÔ PHỎNG TRONG DẠY NGHỀ.
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG TRONG DẠY
HỌC KỸ THUẬT

1.1.1.Lịch sử hình thành và phát triển của mô phỏng.
Mô phỏng từ lâu đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như
kỹ thuật, kinh tế, xã hội... Mô phỏng thường được dùng trong nhiều hoàn
cảnh, bao gồm làm mô hình cho các hệ thống trong tự nhiên hoặc con người.
Ngày nay nhờ có sự trợ giúp của máy tính có tốc độ tính toán nhanh, dung
lượng bộ nhớ lớn mà MP được phát triển mạnh mẽ và đem lại hiệu quả lớn.
Vào thế kỷ XIX, quân đội Phổ - là tổ chức đầu tiên trên thế giới đã sử
dụng mô phỏng như một phương pháp hữu hiệu trong vấn đề tuyển quân. Ban
đầu người Phổ rất không hài lòng với cách thức tuyển quân nhân thông qua
hình thức phỏng vấn và các bài viết trên giấy, họ đã nghĩ ra phương thức mô
phỏng tức là đặt người dự tuyển vào vị trí tình huống giả định để xem xét
hành vi và cách ứng xử của họ trước những sự việc xảy ra như thế nào để từ
đó lựa chọn được những quân nhân ưu tú nhất phục vụ quân đội. Sau đó, hình
thức mô phỏng này này đã được quân đội các nước Anh, Hoa Kỳ,… học hỏi
và vận dụng trong lĩnh vực đào tạo quân đội.
Người Đức tiếp tục tăng cường sử dụng mô phỏng như là một kỹ thuật
huấn luyện và lập kế hoạch sử dụng lực lượng trong thế chiến I. Do những
giới hạn của Hiệp ước Versailles ngăn cản nước Đức nghiên cứu phát triển
tiềm lực quân sự, quân đội Đức đã sử dụng mô phỏng để tiến hành huấn luyện
thực tế với các thiết bị và hệ thống vũ khí mô phỏng để chuẩn bị cho Thế
chiến II.
7


Người Mỹ cũng đã bắt đầu sử dụng mô phỏng theo cách trò chơi chiến
tranh mà người Đức đã dùng từ cuối thế kỷ 19 và đã ứng dụng nó trong thế
chiến II.
Dần dần mô phỏng đã được sử dụng trong đào tạo rất nhiều ngành nghề
và lĩnh vực: hàng không, thương mại, kinh tế, quản lý giao thông, xây dựng, y

khoa, quân đội, tâm lý chính trị,…
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và áp dụng mô phỏng trong dạy học.
1.1.2.1. Trên thế giới
Xuất phát từ vai trò, vị trí và tầm quan trọng của mô phỏng trong lĩnh
vực đào tạo, trên thế giới có nhiều nhà khoa học nghiên cứu lý thuyết về mô
phỏng, đặc biệt trong lĩnh vực y học như: Carol A. Rauen, Mô phỏng - một
chiến lược dạy học cho giáo dục điều dưỡng và định hướng phẫu thuật tim;
Trong lĩnh vực khoa học xã hội: Nigel Gilbert, Klaus Troitzsch (2005) Mô
phỏng trong khoa học xã hội; Jason P. Davis, Phát triển học thuyết thông qua
mô phỏng (2007); Trong lĩnh vực kinh tế, thống kê có: David M. Lane, S.
Camille Peres (2006), Mô phỏng tương tác trong dạy học thống kê: triển vọng
và thách thức; Alfonso Novales (2000), Vai trò của phương pháp mô phỏng
trong kinh tế vĩ mô; Trong lĩnh vực giáo dục: Alke Martens, Mô phỏng trong
dạy học và đào tạo; Ken Jones (1995), Mô phỏng: sổ tay cho giáo viên và
người huấn luyện; Michael Magee (2006), Mô phỏng trong giáo dục…
Trên thế giới hiện nay những thành tựu nghiên cứu và áp dụng mô
phỏng trong dạy học rất phổ biến, các mô phỏng số , thí nghiệm thực tại ảo
được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật.
Các phần mềm hỗ trợ thiết kế các chi tiết hệ thống cơ khí như Inventer,
SolidWorks, Catia, MasterCam... Với các phần mềm này, người sử dụng chỉ cần
thiết kế, lựa chọn các chi tiết, xác định kiểu ghép nối, liên kết chúng lại, việc còn

8


lại hoàn toàn do chương trình sử lí, tính toán và cho ra kết quả phù hợp với thực
tế. Đây cũng chính là hệ thống chi tiết, nối ghép mang tính mô phỏng.
Những thành tựu đã đạt được trong việc ứng dụng mô phỏng nhằm
nâng cao hiệu quả GD- ĐT, đặc biệt hiệu quả đào tạo nghề cho thấy tiềm
năng to lớn của mô phỏng, khẳng định vai trò quan trọng của mô phỏng trong

dạy học nói chung trong dạy và học qua mạng nói riêng. Tuy nhiên, qua
nghiên cứu và tìm hiểu cho thấy, cơ sở lý luận cho việc xây dựng và sử dụng
mô phỏng trong đào tạo nghề vẫn chưa được đề cập tới.
1.1.2.2. Tại Việt Nam
Hiện nay trong nước cũng đã có một số công trình khoa học nghiên cứu
về mô phỏng trong dạy học kỹ thuật như luận văn tiến sĩ Giáo dục học của Lê
Thanh Nhu: “ Vận dụng phương pháp mô phỏng vào dạy học kỹ thuật công
nghiệp ở trường trung học phổ thông” hay như bài báo trên tạp trí phát triển
khoa học và công nghiệp của tác giả Ngô Tứ Thành bàn về “ Phương pháp mô
phỏng trong dạy các chuyên ngành kỹ thuật”. Đối với lĩnh vực thuộc chuyên
ngành cụ thể thì cũng đã có một số luận văn thạc sĩ nghiên cứu như: “ Xây
dựng phần mềm mô phỏng trong dạy học lý thuyết chuyên môn ngành động
lực” của tác giả Phạm Hữu Truyền tuy nhiên các công trình nêu trên chưa có
công trình nào nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực ứng dụng mô phỏng trong
dạy thực hành nghề.
- Trong chế tạo khuôn dập vỏ Ô tô: Lần đầu tiên các nhà khoa học bộ
môn Gia công áp lực trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã nghiên cứu và
thiết kế chế tạo khuôn dập vỏ Ô tô bằng công nghệ ảo. Mặc dù ngành lắp ráp
Ô tô, xe máy ở Việt Nam trong những năm qua đã khá phát triển theo kịp với
quá trình hội nhập kinh tế và đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng nhưng riêng
trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo các chi tiết vỏ mỏng cỡ lớn, có hình dạng phức
tạp mà đặc biệt là các vỏ Ô tô là vấn đề còn mới mẻ ở nước ta và là một khó
9


khăn đối với ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo Ô tô. Sỡ dĩ như vậy là vì
việc thiết kế các quy trình công nghệ dập, thiết kế và chế tạo khuôn mẫu vỏ Ô
tô có nhiều nét đặc thù và có những yêu cầu kỹ thuật cao so với các chi tiết
thông thường. Bằng công nghệ mô phỏng số (ảo) khuôn dập và quá trình dập
vỏ được mô phỏng trên vi tính có thể xác định chính xác các chi tiết đạt tiêu

chuẩn đề ra cho một bộ khuôn hoàn chỉnh. Toàn bộ quá trình thiết kế, gia
công chế tạo được sử dụng phần mềm chuyên nghiệp Pro-Egineer, Edge
Cam... để mô phỏng các quá trình biến dạng, tìm phương án tối ưu thiết kế
công nghệ thích hợp và khuôn dập tương ứng. Sau khi lập trình trên máy tính,
với máy ép thủy lực 1.000 tấn, khuôn dập sẽ cho ra lò những chi tiết vỏ xe từ
đơn giản đến phức tạp nhất một cách tối ưu nhất, tiết kiệm chi phí và sức lao
động. Thành công này đã mở ra một hướng phát triển mới trong lĩnh vực thiết
kế, chế tạo khuôn dập vỏ vốn còn non yếu ở nước ta.
Công nghệ thông tin ngày một phát triển, tốc độ của các máy vi tính
ngày càng nhanh, khả năng lưu trữ dữ liệu của máy vi tính ngày một lớn,
nhiều công cụ lập trình mới và thuận tiện ra đời như : Matlap, Java,
Simulink... Các công cụ này đã nhanh chóng được đưa vào sử dụng để mô
phỏng các thiết bị, hệ thống điều khiển . . . phục vụ cho các công tác nghiên
cứu khoa học. Nhiều trường đại học, cao đẳng khối kỹ thuật trong nước đã sử
dụng các phần mềm mô phỏng trên để phục vụ cho giảng dạy.
Việc ứng dụng mô phỏng trong dạy học nghề vẫn còn nhiều hạn chế
,đồng thời việc phối hợp giữa mô phỏng với các phương pháp dạy học tích
cực khác chưa được sử dụng nhiều trong quá trình dạy học kỹ thuật.
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu mô phỏng với tư cách là một phương
pháp dạy học đang được quan tâm và triển khai trong một số lĩnh vực nhất là
về kĩ thuật, y học, tin học, quân sự…
- Đề tài nghiên cứu thuộc lĩnh vực quân sự như: Nghiên cứu phát triển
và ứng dụng công nghệ mô phỏng trong kinh tế xã hội và an ninh quốc phòng,
10


PGS.TS Nguyễn Đức Luyện làm chủ nhiệm. Đề tài này tập trung nghiên cứu
lý thuyết về thực tại ảo – một loại mô phỏng trên máy tính đồng thời thiết kế
một số mô phỏng nhằm phục vụ huấn luyện, đào tạo quân sự.
- Một số đề tài nghiên cứu của một số chuyên ngành sư phạm kĩ thuật:

Phương pháp mô phỏng trong giảng dạy các chuyên ngành kỹ thuật (Ngô Tứ
Thành), Science & Technology Development, Vol 11, No.10 - 2008; Vận
dụng phương pháp mô phỏng vào dạy học môn kỹ thuật công nghiệp ở trường
phổ thông (Lê Thanh Nhu); Thí nghiệm thực hành ảo - ứng dụng trong dạy
học kỹ thuật công nghiệp lớp 12 trung học phổ thông (Lê Huy Hoàng); Xây
dựng phần mềm mô phỏng trong dạy học lý thuyết chuyên môn ngành động
lực (Phạm Hữu Truyền); Ứng dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học
thực hành ngành điện tự động hoá tại Trường Cao đẳng Công nghiệp Nam
Định (Nguyễn Tiến Đức)… Những đề tài này nghiên cứu chủ yếu về công
nghệ thực tại ảo trong giáo dục, đào tạo và có sơ qua lý thuyết về mô phỏng,
chủ yếu là thiết kế các mô phỏng phục vụ công tác giảng dạy phổ thông.
- Các đề tài nghiên cứu thuộc lĩnh vực y học như: Ứng dụng phương
pháp mô phỏng trong huấn luyện và lượng giá kỹ năng ngoại khoa (Mai Phan
Trường Anh, Nguyễn Anh Dũng); Một số bài thí nghiệm mô phỏng xử lý
hình ảnh y học (Huỳnh Quang Minh, Võ Như Như), Tạp chí Phát triển
KHCN, tập 9, số 12 – 2006…
Các công trình khoa học nêu trên chủ yếu đều đi sâu vào lĩnh vực thí
nghiệm, thực hành ảo của các ngành quân sự, y học, kỹ thuật,… Các ứng
dụng PPMP trong dạy học phổ thông hoặc lý thuyết trong các chuyên ngành
kỹ thuật. Tuy nhiên các công trình trên tập trung nghiên cứu mô phỏng trong
dạy học phổ thông mà chưa đề cập tới dạy học nghề ở bậc học cao hơn. Từ
những vấn đề còn tồn tại trên, luận văn này được thực hiện với mục tiêu khái
quát hóa về mặt cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng , sử dụng mô
phỏng trong quá trình dạy học nghề nói riêng. Trên cơ sở đó xây dựng thử
nghiệm một số bài mô phỏng số điển hình.
11


1.2.CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ PHỎNG
TRONG DẠY NGHỀ CÔNG NGHỆ Ô TÔ

1.2.1. Mô hình và phân loại mô hình.
1.2.1.1. Mô hình.
Mô hình là thuật ngữ được dùng rộng rãi trong nhiều nghành khoa học.
MH được coi là mẫu mà đối tượng cần nghiên cứu tương ứng ít nhiều với nó,
đối tượng cần nghiên cứu và MH lại không hoàn toàn đồng nhất với nhau.
Một MH chỉ phản ánh một số tính chất đặc trưng của đối tượng. Có những khi
cùng một đối tượng được thể hiện bằng nhiều mô hình khác nhau. Khi nghiên
cứu MH, ta có thể nhận được thông tin về vật đã được MH hóa và giúp ta hiểu
biết được về vật cần nghiên cứu. MH là công cụ đặc biệt của nghiên cứu thực
nghiệm trên cơ sở là lý thuyết mô phỏng.
Khái niệm về MH được sử dụng trong ngôn ngữ thông thường hàng
ngày với những ý nghĩa rất khác nhau. Trong các giờ khoa học tự nhiên học
sinh thường gặp MH tế bào , MH lò cao, MH động cơ đốt trong tức là vật có
cấu tạo không gian giống như vật thật mà chúng ta cần nghiên cứu. MH phân
tử, MH nguyên tử là loại mô tả những vật thể mà ta chỉ biết được tính chất
của nó chứ không quan sát trực tiếp được. MH quá trình dạy học lại không
phản ánh quá trình nào cả mà là phản ánh một quá trình trừu tượng.
Theo định nghĩa chung nhất, MH được hiểu là một thể hiện bằng thực
thể hay bằng khái niệm một số thuộc tính và quan hệ đặc trưng của một đối
tượng nào đó (gọi là nguyên hình) nhằm mục đích nhận thức sau[6, Tr24]:
- Làm đối tượng quan sát thay cho nguyên hình.
- Làm đối tượng nghiên cứu (thực nghiệm hay suy diễn) về nguyên hình.
1.2.1.2. Phân loại mô hình.
Mô hình được sử dụng để nghiên cứu hệ thống có thể được phân loại
theo nhiều cách khác nhau.
Theo G. Gordon [8, Tr19], MH được phân loại trước hết thành MH vật
lý và MH toán học, MH vật lý dựa trên sự tương tự giữa những hệ thống cơ
12

và điện hoặc hệ thống điện và thủy lực hay khí nén. MH toán học thì sử dụng
ngững ký 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 thống
được biểu diễn bằng các hàm toán học gắn kết các biến.
Ở cấp thư hai MH được phân thành MH tĩnh và MH động: MH tĩnh chỉ
cho những giá trị của hệ thống khi cân bằng, còn MH động có thể cho những
giá trị của hệ thống thay đổi theo thời gian hoạt động của MH.
Trong MH toán, cấp thứ ba phân loại MH được phân biệt theo cách
biểu diễn MH, đó là các biểu đại diện cho đặc điểm của hệ thống, ta có MH
tương tự và MH số.
Hiện nay chưa có một lý thuyết tổng quát về MH nói chung mà chỉ có
những lý thuyết xây dựng cho từng loại MH. Việc phân loại MH sẽ dựa trên
cơ sở các lý thuyết này [8, Tr13].

Mô hình(MH)

MH vật lý

MH

trích
mẫu
MH
hình
học

MH khái niệm

MH

đồng
dạng

MH
tương tự

MH
động
hình

MH
động
lực
học

học

MH
hệ
thức

MH
cấu
trúc

Hình 1.1. Phân loại mô hình theo lý thuyết xây dựng mô hình

13

* Mô hình thực thể (Mô hình vật lý).
Mô hình thực thể là một hệ thống được hình dung trong óc hay được
thể hiện bằng vật chất, hệ thống đó tái tạo và phản ánh những thuộc tính bản
chất của đối tượng nghiên cứu, bởi vậy việc nghiên cứu MH sẽ cung cấp cho
ta những thông tin về đối tượng. Dựa vào tiêu chuẩn sự giống nhau và khác
nhau về chất của nguyên hình và MH, người ta chia MH thực thể thành 3 loại:
MH trích mẫu, MH đồng dạng, MH tương tự.
- Mô hình trích mẫu
Mô hình trích mẫu là MH cùng chất với nguyên hình. Lý thuyết dùng
cho việc mô hình hóa là lý thuyết xác suất và thống kê. Ở đây, từ một tổng thể
cần nghiên cứu người ta rút ra một tập các phần tử (gọi là tập mẫu), nghiên
cứu trên tập mẫu để rút ra kết luận về tổng thể cần nghiên cứu. Ví dụ: để đánh
giá chất lượng của một lô sản phẩm, người ta lấy một tập mẫu các sản phẩm
từ lô hàng đó, rồi rút ra kết luận và đánh giá.
- Mô hình đồng dạng
Hai thực thể được gọi là đồng dạng khi các đại lượng vật lý cùng tên
của chúng tỷ lệ với nhau. Đồng dạng hình học nếu chỉ có tỷ lệ về các kích
thước tương ứng, đồng dạng động hình học nếu có tỷ lệ về các vận tốc tương
ứng, đồng dạng động lực học nếu có tỷ lệ về các lực tương ứng. Dễ dàng nhận
thấy rằng đồng dạng động hình học thì cũng đồng dạng hình học và đồng
dạng động lực học thì cũng đồng dạng động hình học.
Tuỳ theo những chuẩn cứ về đồng dạng: Hình học, động hình học, hay
động lực học mà ta có những MH đồng dạng tương ứng:
+ Mô hình đồng dạng hình học: Là hình ảnh của đối tượng tại thời điểm
quan sát. Chúng ta nhận thức được thế giới xung quanh cơ bản là nhờ thị giác,
mà trực quan hình học có quan hệ chặt chẽ với thị giác. Vì vậy mà MH đồng
dạng được dùng rất nhiều trong dạy học. Ví dụ: Mô hình cấu tạo động cơ, chi
tiết máy, các bản vẽ kỹ thuật...
14

+ Mô hình động hình học là MH mô tả hình ảnh của nguyên hình trong
trạng thái động.
Trong đời sống, nhất là trong trường học, MH động hình học đang
được chú ý phát triển. Nó làm cho quá trình dạy học trở nên trực quan hơn,
sống động và hứng thú hơn. Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ thông
tin, mô phỏng động hình học với sự trợ giúp của máy vi tính và các phần mềm
hỗ trợ (Power Point, Matlab…) sẽ trở thành một công cụ đắc lực trợ giúp cho
quá trình dạy học.
Mô hình động hình học sẽ được áp dụng để thiêt kế một bài giảng trên
phần mềm Power Point.
+ Mô hình động lực học: động lực học có nghĩa là sự thay đổi trạng
thái bên trong của vật dưới tác dụng của môi trường. Ví dụ: MH sức cản của
gió đối với máy bay trong phòng thí nghiệm.
- Mô hình tương tự
Mô hình tương tự là một thực thể (MH) khác chất với nguyên hình (có
các thông số vật lý khác tên với nguyên hình) mà trạng thái của MH và
nguyên hình được mô tả bằng cùng một hệ phương trình vi phân và cùng một
điều kiện đơn trị. MH tương tự được gọi tên theo chất liệu của MH và nguyên
hình. Ví dụ: MH tương tự điện cơ, điện nhiệt, điện thuỷ lực, khí thuỷ lực…
* Mô hình khái niệm (MH toán học).
Khác với MH thực thể, mô hình khái niệm có tính phi vật chất, thương
mang tính hình thức. Điển hình của loại MH này là mô hình toán học.
Mô hình toán dùng các ngôn ngữ toán học để khảo sát, nghiên cứu
đối tượng. Việc giải các phương trình toán học này được thực hiện bằng các
MH toán học trên máy tính điện tử (tương tự hoặc số). Kết quả thu được từ
MH sẽ được so sánh và phân tích. Mô hình khái niệm có thể phân chia thành
2 loại như sau:
- Mô hình hệ thức
15

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
Mô hình cấu trúc dùng toán học để mô tả cấu trúc và trạng thái bên
trong của nguyên hình .
1.2.2. Mô phỏng.
1.2.2.1. Khái niệm
Trong thực tế, đã có nhiều công trình nghiên cứu về mô phỏng. Theo
đó cũng đã có nhiều định nghĩa về mô phỏng. Tuy nhiên hiện nay các định
nghĩa này vẫn chưa thực sự thống nhất.
Theo từ điển chính xác Oxford, bản 1976, "Mô phỏng có nghĩa là giả
cách, làm ra vẻ như, hành động như, bắt chước giống với, mang hình thức
của, giả bộ như..., làm giả các điều kiện của tình huống nào đó thông qua một
mô hình với mục đích huấn luyện hoặc tiện lợi".
Mô phỏng, theo từ điển tiếng Việt [26], có nghĩa là phỏng theo, bắt
chước làm theo một mẫu, một hành động, hiện tượng nào đó.
Theo Lê Huy Hoàng [9,Tr.20 ], mô phỏng được hiểu theo hai nghĩa
khác nhau:
Nghĩa thứ nhất, mô phỏng là một đối tượng, hệ thống có các thuộc tính có
thể đại diện cho một đối tượng, hệ thống thực. Được thể hiện qua định nghĩa:
"Mô phỏng là một chương trình tin học, sử dụng thuật toán hoặc lý luận
logic để tái tạo các đặc điểm chọn lọc của một hệ theo cách mà hiệu ứng do
sự thay đổi giá trị các biến riêng biệt có thể quan sát được. Thuật toán và
logic phải quan hệ cơ bản với hệ đang xét, và không chỉ dùng để chọn những
quan sát khác nhau được chuẩn bị trước" [19, Tr.19] .
Nghĩa thứ hai, mô phỏng là một phương pháp nghiên cứu về đối tượng,
hệ thống thực thông qua mô hình của nó. Đó là: "Quá trình thiết kế một mô
hình của một hệ thống thực và thực nghiệm với mô hình đó nhằm mục đích

16