Nghiên cứu các tính năng mô phỏng và kiểm thử mạng máy tính của phần mềm cisco packet trace và ứng dụng trong đào tạo quản trị mạng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.97 MB, 103 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
=======================
NGUYỄN QUANG HƢNG
NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH NĂNG MÔ PHỎNG VÀ KIỂM THỬ
MẠNG MÁY TÍNH CỦA PHẦN MỀM CISCO PACKET TRACE VÀ
ỨNG DỤNG TRONG ĐÀO TẠO QUẢN TRỊ MẠNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học
Chuyên sau: Sƣ phạm kỹ thuật Công nghệ thông tin
Hà Nội 2014
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
=======================
NGUYỄN QUANG HƢNG
NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH NĂNG MÔ PHỎNG VÀ KIỂM THỬ
MẠNG MÁY TÍNH CỦA PHẦN MỀM CISCO PACKET TRACE VÀ
ỨNG DỤNG TRONG ĐÀO TẠO QUẢN TRỊ MẠNG
Chuyên sau: Sƣ phạm kỹ thuật Công nghệ thông tin
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Linh Giang
Hà Nội 2014
2
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ 6
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. 7
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................ 8
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................. 9
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ SƠ ĐỒ.......................................................... 10
MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 11
1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 11
1.1. Do chủ trương của Đảng và nhà nước về phát triển GD&ĐT ......... 11
1.2. Căn cứ vào yêu cầu của chuyên ngành Quản trị mạng máy tính..... 11
1.3. Căn cứ vào chương trình khung trình độ cao đẳng nghề Quản trị
mạng máy tính ................................................................................................. 12
1.5 Căn cứ vào cơ sở vật chất, trang thiết bị của nhà trường nơi tác giả
công tác. .......................................................................................................... 13
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 13
3. Đối tƣợng, khách thể và phạm vi nghiên cứu ......................................... 13
3.1. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................... 13
3.2. Khách thể nghiên cứu ...................................................................... 14
3.3. Phạm vi nghiên cứu.......................................................................... 14
4. Giả thuyết khoa học .................................................................................. 14
5. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................ 14
6. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 14
7. Cấu trúc của luận văn ............................................................................... 15
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ỨNG
DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC .......................... 16
1.1. Lƣợc sử vấn đề nghiên cứu. .................................................................. 16
1.2. Phƣơng tiện dạy học............................................................................... 17
3
1.2.1. Khái niệm về phương tiện dạy học ............................................... 17
1.2.2. Vai trò của phương tiện dạy học ................................................... 18
1.2.3. Phân loại phương tiện dạy học ...................................................... 19
1.2.4. Yêu cầu đối với phương tiện dạy học ........................................... 20
1.3. Lý thuyết mô phỏng ............................................................................... 21
1.3.1. Định nghĩa mô phỏng.................................................................... 21
1.3.2. Những đặc trưng cơ bản của mô phỏng. ....................................... 22
1.4. Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu. ............................................... 23
1.4.1. Cơ sở triết học của nhận thức trực quan ....................................... 23
1.4.2. Cơ sở sinh lý học thần kinh........................................................... 25
1.4.3. Cơ sở tâm lý học và lý luận dạy học của việc thiết kế và vận dụng
mô hình vào dạy học ....................................................................................... 25
1.5. Vài nét về thực trạng dạy học ngành Quản trị mạng ở trƣờng cao
đẳng nghề Việt – Đức Vĩnh Phúc. ................................................................ 29
1.5.1. Thực trạng về việc trang bị phương tiện dạy học ngành Quản trị
mạng tại trường cao đẳng nghề Việt Đức – Vĩnh Phúc. ................................. 29
1.5.2. Thực trạng dạy học ngành Quản trị mạng tại trường cao đẳng nghề
Việt Đức – Vĩnh Phúc. .................................................................................... 30
Chƣơng 2: NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH NĂNG MÔ PHỎNG VÀ KIỂM
THỬ MẠNG MÁY TÍNH CỦA PHẦN MỀM CISCO PACKET
TRACER ........................................................................................................ 33
2.1. Giới thiệu chƣơng trình. ........................................................................ 33
2.2.Làm quen với chƣơng trình ................................................................... 37
2.3. Những không gian làm việc cơ bản ...................................................... 38
2.3.1. Logical workspace- không gian làm việc ở mức logic. ................ 38
2.3.2. Physical workspace – Không gian làm việc ở mức vật lý. ........... 42
2.4. Các chế độ xử lý...................................................................................... 46
4
2.4.1. Real-time . ..................................................................................... 46
2.4.2. Simulation mode ........................................................................... 49
2.5. Activity Wizard ...................................................................................... 54
2.6. Các bƣớc thực hiện một kết nối Wireless ............................................ 61
Chƣơng 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CISCO PACKET TRACER
TRONG ĐÀO TẠO QUẢN TRỊ MẠNG .................................................... 63
3.1. Đề xuất bài tập áp dụng ......................................................................... 63
3.2. Thiết kế tiến trình dạy học cụ thể với một bài tập cụ thể .................. 66
3.3. Thực nghiệm sƣ phạm. .......................................................................... 71
3.3.1. Mục đích thực nghiệm. ................................................................. 71
3.3.2. Nội dung thực nghiệm................................................................... 71
3.3.3. Phương pháp thực nghiệm. ........................................................... 71
3.3.4. Kết quả thực nghiệm ..................................................................... 72
KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ ......................................................................... 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 78
PHỤ LỤC ....................................................................................................... 81
5
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá
nhân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Linh
Giang
Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn
này trung thực và chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình
Học viên
Nguyễn Quang Hưng
6
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Linh Giang,
người đã trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn. Với những lời chỉ dẫn,
những tài liệu, sự tận tình hướng dẫn và những lời động viên của thầy đã giúp
tôi vượt qua nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi cũng xin cảm ơn quý thầy, cô đã giảng dạy chương trình cao học “Sư
phạm kỹ thuật – Công nghệ thông tin” đã truyền dạy những kiến thức quý
báu, những kiến thức này rất hữu ích và đã giúp tôi nhiều khi thực hiện
nghiên cứu.
Xin cảm ơn các quý thầy, cô công tác tại thư viện Tạ Quang Bửu – Đại
học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình tìm
tài liệu.
Xin gửi lời cảm ơn các anh chị lớp Sư phạm kỹ thuật Công nghệ Thông
tin – 2011A Vĩnh Phúc đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình học tập
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các thầy, cô giáo khoa Công nghệ Thông tin
trường CĐN Việt – Đức Vĩnh Phúc đã hỗ trợ tôi trong quá trình tôi thực
nghiệm sư phạm tại khoa.
Tôi xin chân thành cảm ơn
Học viên
Nguyễn Quang Hưng
7
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
MH
MĐ
GV
CNTT
CĐN
Môn học
Mô đun
Giáo viên
Công nghệ Thông tin
Cao đẳng nghề
8
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT
Tên
Trang
1
Bảng 1.1: Bảng thống kê số lượng máy tính
29
2
Bảng 3.1: Kết quả kiểm tra lần 1 với đề bí mật
71
3
Bảng 3.2: Kết quả kiểm tra lần 2 với đề mở
73
9
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ SƠ ĐỒ
STT
Tên
Trang
1
Biểu đồ 3.1: Kết quả kiểm tra lần 1 với đề bí mật
72
2
Biểu đồ 3.2: Kết quả kiểm tra lần 2 với đề mở
74
10
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
1.1. Do chủ trương của Đảng và nhà nước về phát triển GD&ĐT
Ngày nay, đất nước đang trên đà đổi mới, hội nhập nền kinh tế quốc tế.
Bước vào thời kỳ hội nhập này, xã hội đòi hỏi cần có những con người lao
động có phẩm chất đạo đức, sức khoẻ, năng lực, trí tuệ, biết vận dụng linh
hoạt và thích ứng với phát triển nhanh của khoa học kỹ thuật, kinh tế xã hội.
Sự thách thức trước nguy cơ tụt hậu bằng cạnh tranh trí tuệ đòi hỏi GD&ĐT
cũng cần phải đổi mới toàn diện, mạnh mẽ về mục tiêu, nội dung chương
trình, phương thức đào tạo và đặc biệt là về phương pháp dạy và học.
Trong văn kiện Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ IX của Đảng Cộng Sản
Việt Nam (tháng 04 năm 2001) đã nêu rõ nhiệm vụ của ngành giáo dục và đào
tạo là “Đào tạo lớp người lao động có kiến thức cơ bản, làm chủ kỹ năng nghề
nghiệp, quan tâm hiệu quả thiết thực, nhạy cảm với cái mới, có ý thức vươn
lên về khoa học và công nghệ” và cần phải “Đổi mới phương pháp dạy và
học, phát huy tư duy sáng tạo và năng lực tự đào tạo của người học, coi trọng
thực hành, thực nghiệm, ngoại khoá, làm chủ kiến thức, tránh nhồi nhét, học
vẹt, học chay”
1.2. Căn cứ vào yêu cầu của chuyên ngành Quản trị mạng máy tính
Trong lĩnh vực công nghệ thông tin, yêu cầu quan trọng nhất của người
học chính là thực hành. Có thực hành, người học mới tự lĩnh hội và hiểu biết
sâu sắc kiến thức lý thuyết. Với ngành Quản trị Mạng máy tính, nhu cầu thực
hành cũng được đặt lên hàng đầu.
Tuy nhiên trong điều kiện còn thiếu thốn về trang thiết bị như hiện nay,
người học, đặc biệt là sinh viên, ít có điều kiện thực hành thực tế, đặc biệt đối
với các thiết bị đắt tiền như Switch, Router chuyên dụng. Đồng thời việc thiết
11
kế và chạy thử nghiệm các hệ thống mạng lớn cũng không khả thi. Chính vì
vậy, người học rất cần những công cụ hỗ trợ học tập, từ đơn giản đến chuyên
sâu.
1.3. Căn cứ vào chương trình khung trình độ cao đẳng nghề Quản trị mạng
máy tính
Chương trình khung trình độ cao đẳng nghề Quản trị mạng máy tính
Ban hành kèm theo Thông tư số 21/2011/TT-BLĐTBXH ngày 29 tháng 7
năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội có tổng cộng
27 MH, MĐ bắt buộc và 16 MH, MĐ tự chọn trong đó MĐ 25 “Cấu hình và
quản trị thiết bị mạng” là MĐ trực tiếp cần sử dụng tới các thiết bị Switch,
Router Cisco.
Các MĐ 12 “Mạng máy tính”, MĐ 18 “Quản trị mạng 1”, MĐ 23
“Quản trị mạng 2” có một số nội dung cần làm việc với mạng diện rộng và
các thiết bị Cisco.
1.4. Ưu điểm của phần mềm Cisco Packet Tracer
Cisco Packet Tracer là phần mềm rất tiện dụng cho sinh viên bước đầu
học tập xây dụng và cấu hình các thiết bị của Cisco, nó có giao diện rất trực
quan với hình ảnh giống như Router thật, chúng ta có thể nhìn thấy các port,
các module. Chúng ta có thể thay đổi các module của chúng bằng cách dragdrop những module cần thiết để thay thế, chúng ta có thể chọn loại cable cho
những kết nối tương ứng. Chúng ta cũng có thể nhìn thấy các gói tin đi trên
các thiết bị như thế nào.
Cisco Packet Tracer là một phần mềm miễn phí, được hãng Cisco thiết
kế và phân phối miễn phí cho người sử dụng. Với Cisco Packet Tracer người
học sở hữu một tập hợp khá lớn các thiết bị thực hành mạng như: Routers,
Switches, Wireless Devices, End Devices (PC, Laptop…), Connections (các
12
loại cáp). Bên cạnh đó, thao tác cài đặt và sử dụng công cụ này cũng rất đơn
giản.
Những tính năng chính của chương trình:
- Logical Workspace – Vùng làm việc Logic
- Physical Workspaces – Vùng làm việc vật lý
- Realtime Mode – Chế độ chờ thời gian thực
- Protocols – Các giao thức
- Simulation Mode – Chế độ giả lập
1.5 Căn cứ vào cơ sở vật chất, trang thiết bị của nhà trường nơi tác giả
công tác.
Trường CĐN Việt – Đức Vĩnh Phúc đã đầu tư 4 phòng học chuyên
ngành cho khoa Công nghệ thông tin với trang bị chủ yếu là máy tính. Về
trang thiết bị mạng khoa Công nghệ Thông tin hiện quản lý một hệ thống
mạng cung cấp dịch vụ cho toàn trường, ngoài ra tại các phòng học chuyên
ngành chỉ có các Switch thông thường.
Do vậy khoa Công nghệ thông tin cần có thêm các thiết bị thật và một
công cụ hỗ trợ cho quá trình giảng dạy các môn về mạng máy tính
Xuất phát từ những phân tích về lý luận và thực tiễn trên, tác giả đã chọn
đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu các tính năng mô phỏng và kiểm thử mạng
máy tính của phần mềm Cisco Packet Trace và ứng dụng trong đào tạo
quản trị mạng”
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu các tính năng mô phỏng và kiểm thử mạng máy tính của
phần mềm Cisco Packet Tracer và ứng dụng vào trong thực tế đào tạo quản trị
mạng máy tính nhằm nâng cao trình độ kĩ năng thực hành nghề của sinh viên
3. Đối tƣợng, khách thể và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
13
Nghiên cứu các tính năng mô phỏng và kiểm thử mạng máy tính của
phần mềm Cisco Packet Tracer
3.2. Khách thể nghiên cứu
Quá trình ứng dụng phần mềm Cisco Packet Tracer trong đào tạo Quản
trị mạng
3.3. Phạm vi nghiên cứu
- Các quan điểm về sư phạm có liên quan tới đề tài
- Các tính năng mô phỏng và kiểm thử mạng máy tính của phần mềm
Cisco Packet Tracer
- Vận dụng tính năng mô phỏng và kiểm thử mạng máy tính của phần
mềm Cisco Packet Tracer để xây dựng một số bài giảng chuyên ngành Quản
trị mạng cho sinh viên trường Cao đẳng nghề Việt – Đức Vĩnh Phúc
4. Giả thuyết khoa học
Có thể sử dụng phần mềm Cisco Packet Tracer vào việc dạy học quản
trị mạng. Nếu vận dụng tốt phần mềm sẽ góp phần nâng cao hiệu quả công
việc, đồng thời có thể ứng dụng tốt vào việc giảng dạy tại các trường học.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn có liên quan tới đề tài
- Nghiên cứu tính năng của phần mềm Cisco Packet Tracer
- Xây dựng một số bài giảng có ứng dụng tính năng mô phỏng và kiểm
thử mạng máy tính.
- Kiểm nghiệm, đánh giá kết quả các bài đã xây dựng và hoàn thiện bài giảng.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết :
+ Nghiên cứu các vấn đề lý thuyết thông qua các kết quả đã công bố có
liên quan đến đề tài.
+ Nghiên cứu thông qua nội dung tài liệu của hãng Cisco cung cấp.
14
+ Nghiên cứu lý thuyết về dạy học sử dụng phương tiện hiện đại
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn :
+ Xây dựng nội dung kiến thức, kỹ năng cần thiết cho việc đào tạo quản
trị mạng.
+ Xây dựng nội dung nghiên cứu về tính năng mô phỏng và kiểm thử
mạng máy tính
7. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và phụ lục, nội dung của luận văn gồm 3 chương:
Chương I : Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc ứng dụng phần mềm mô
phỏng trong dạy học
Chương II: Nghiên cứu các tính năng mô phỏng và kiểm thử mạng máy
tính của phần mềm Cisco Packet Tracer
Chương III: Ứng dụng phần mềm Cisco Packet Tracer trong đào tạo
quản trị mạng
15
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ỨNG
DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC
1.1. Lƣợc sử vấn đề nghiên cứu.
Thuật ngữ mô phỏng từ lâu đã được sử dụng trong nghiên cứu khoa học
và đời sống. Vào những năm 90 của thế kỉ trước, nhu cầu xây dựng những mô
hình trực quan ngày càng phức tạp, kết hợp với nhiều lĩnh vực khác nhau và
đòi hỏi về tính linh hoạt, tính trực quan đã dẫn đến một sự thay đổi cơ bản về
phương pháp mô hình hóa và mô phỏng. Đầu những năm 2000 hàng loạt các
phần mềm mô phỏng, giả lập được ra đời với mục đích hỗ trợ cho những mô
hình mô phỏng những quá trình phức tạp hoặc có quy mô to lớn.
Trong khoa học công nghệ, mô phỏng là con đường nghiên cứu thứ ba,
song song với nghiên cứu lý thuyết thuần túy và nghiên cứu thực nghiệm trên
đối tượng thực.
Hiện nay, do sự phát triển của nền kinh tế thị trường, đặc biệt là sự phát
triển như vũ bão của các ngành khoa học kỹ thuật, việc đổi mới phương pháp
dạy học, ứng dụng công nghệ thông tin, thiết kế và vận dụng các phần mềm
mô phỏng, giả lập trong dạy học là một yêu cầu đặt ra cho ngành giáo dục của
bất kì quốc gia nào.
Trong dạy học, mô phỏng là phương pháp tiếp cận thế giới thực thông
qua mô hình đối tượng mà ta quan tâm. Bằng phương pháp mô phỏng, sinh
viên không chỉ tiếp thu sâu sắc kiến thức thông qua quan sát, hoạt động với
mô hình minh họa sinh động mà trong quá trình học, học sinh còn tìm ra cách
tiếp cận vấn đề, con đường và cách thức để đạt mục đích bài học. Các phương
pháp nặng về hoạt động thuyết giảng, áp đặt của thầy, nhẹ về hoạt động tích
cực của trò đã và đang được thay thế bằng các phương pháp tích cực, dựa trên
quan điểm phát huy tính tích cực, tư duy của người học, đề cao vai trò tự học
16
của người học kết hợp với sự hướng dẫn của thầy trong đó trò là chủ thể, thầy
là tác nhân của quá trình dạy học
1.2. Phƣơng tiện dạy học.
1.2.1. Khái niệm về phương tiện dạy học
Qua nghiên cứu, trên thực tế có nhiều định nghĩa về phương tiện dạy
học. Tác giả Thái Duy Tuyên đã định nghĩa: “Phương tiện dạy học là công cụ
mà thầy giáo và học sinh sử dụng trực tiếp trong quá trình dạy học. Các
phương tiện dạy học gồm có các thiết bị dạy học, phòng thí nghiệm, bàn ghế,
các phương tiện kỹ thuật dạy học”.
Theo tác giả Lê Huy Hoàng: “Phương tiện dạy học là tập hợp những đối
tượng vật chất được giáo viên sử dụng với tư cách là những phương tiện điều
khiển hoạt động nhận thức của học sinh”.
Theo tác giả Nguyễn Ngọc Quang: “Phương tiện dạy học bao gồm mọi
thiết bị kỹ thuật từ đơn giản đến phức tạp được dùng trong quá trình dạy học
để giúp cho sự truyền đạt và tiếp thu kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo được dễ
dàng”.
Theo từ điển bách khoa: “Phương tiện dạy học là một vật thể hoặc một
tập hợp các vật thể mà giáo viên sử dụng trong quá trình dạy học để nâng cao
hiệu quả dạy học của quá trình này, giúp học sinh lĩnh hội khái niệm, định
luật và hình thành kỹ năng, kỹ xảo cần thiết”.
Từ các định nghĩa trên ta nhận thấy một số dấu hiệu hay được nhắc tới
khi nói về phương tiện dạy học bao gồm:
-
Là các đối tượng vật chất, được sử dụng cho giáo viên và học sinh trong
quá trình dạy học.
-
Là nguồn hay vật mang tri thức trong hệ thống dạy học.
-
Gắn liền với phương pháp dạy học và đảm bảo hiệu quả cho quá trình dạy
học.
17
Như chúng ta đã biết, quá trình dạy học gồm có hoạt động dạy và hoạt
động học. Trong đó diễn ra quá trình tái sản xuất những kinh nghiệm xã hội
của nhân loại. Cũng như bất kì một quá trình sản xuất nào, quá trình dạy học
cũng phải sử dụng những phương tiện lao động nhất định. Phương tiện lao
động sư phạm rất đa dạng, bao gồm những phương tiện vật chất, phương tiện
thực hành, phương tiện trí tuệ. Từ nhiều cách hiểu phương tiện dạy học như
vậy, chúng ta có thể định nghĩa về phương tiện dạy học như sau:
Phương tiện dạy học là những đối tượng vật chất được người dạy sử
dụng với tư cách là những phương tiện tổ chức, điều khiển hoạt động nhận
thức của người học, hơn nữa nó còn là phương tiện nhận thức của người học,
thông qua đó mà thực hiện những nhiệm vụ dạy học.
1.2.2. Vai trò của phương tiện dạy học
Khi nghiên cứu về giáo dục học chúng ta đã biết một kết luận quan trọng
đó là: “Tính trực quan là tính chất có tính quy luật của quá trình nhận thức
khoa học”. Do đó, khi dạy các môn học, đặc biệt là các môn khoa học tự
nhiên, khoa học kỹ thuật cần chú ý đến hai vấn đề sau:
- Người học tri giác các đối tượng một cách trực tiếp. Con đường nhận
thức này được thể hiện dưới dạng người học quan sát các đối tượng nghiên
cứu ở trong các giờ học hay khi đi tham quan.
- Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, người học tri giác không phải bản
thân đối tượng nghiên cứu mà tri giác những hình ảnh, biểu tượng, sơ đồ phản
ánh một bộ phận nào đó của đối tượng. Thực tiễn sư phạm cho thấy phương
tiện dạy học có ý nghĩa to lớn đối với quá trình dạy học. Cụ thể như sau:
+ Phương tiện dạy học giúp làm sinh động nội dung học tập, nâng cao
hứng thú học tập bộ môn, nâng cao niềm tin của người học vào khoa học.
+ Giúp người học dễ hiểu bài, hiểu sâu sắc hơn và nhớ bài lâu hơn.
18
+ Giúp người học phát triển năng lực nhận thức, đặc biệt là khả năng
quan sát, tư duy, phân tích, tổng hợp các hiện tượng và rút ra những kết luận
có độ tin cậy.
+ Giáo viên tiết kiệm được thời gian trên lớp, từ đó điều khiển được hoạt
động nhận thức của người học, kiểm tra và đánh giá kết quả của người học
được thuận lợi và đạt hiệu quả cao.
1.2.3. Phân loại phương tiện dạy học
Có thể phân loại phương tiện dạy học theo một vài cách khác nhau tuỳ
theo quan điểm sử dụng:
- Dựa vào cấu tạo, nguyên lý hoạt động và chức năng của phương tiện có
thể chia phương tiện dạy học thành hai phần đó là:
+ Phần cứng: Bao gồm các phương tiện được cấu tạo trên cơ sở các
nguyên lý thiết kế về công nghệ thông tin, cơ, điện, điện tử… theo yêu cầu
biểu diễn nội dung bài giảng. Các phương tiện này có thể là: các máy chiếu,
máy tính điện tử, switch, router, hub… Phần cứng là kết quả tác động của sự
phát triển khoa học kỹ thuật trong nhiều thế kỷ. Khi sử dụng phần cứng người
giáo viên đã cơ giới hoá và điện tử hoá trong quá trình dạy học, mở rộng
không gian lớp học và phạm vi kiến thức truyền đạt.
+ Phần mềm: Là những phương tiện trong đó sử dụng những nguyên lý
sư phạm, tâm lý, khoa học kỹ thuật để xây dựng cho người học một khối
lượng kiến thức hay cải thiện hành vi ứng xử cho người học. Phần mềm bao
gồm: Chương trình môn học, báo chí, sách vở, tạp chí, tài liệu sách giáo khoa,
phần mềm dạy học…
- Dựa vào mục đích sử dụng có thể phân loại phương tiện dạy học thành
hai loại:
19
+ Phương tiện dùng trực tiếp để dạy học: Bao gồm những máy móc, thiết
bị và dụng cụ được giáo viên sử dụng trong giờ dạy để trình bày kiến thức,
rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho người học. Đó có thể là:
Máy chiếu (truyền xạ, phản xạ), máy chiếu phim dương bản, máy chiếu
phim, máy ghi âm, máy quay đĩa, máy thu hình, máy tính điện tử, máy
quay phim…
Các tài liệu in: Bao gồm sách giáo khoa, sách chuyên môn, các tài liệu
chép tay, sổ tay tra cứu, sách bài tập, chương trình môn học…
Các phương tiện mang tin thính giác, thị giác và hỗn hợp: Bao gồm băng
ghi âm, đĩa ghi âm, các chương trình phát thanh, tranh vẽ, biểu bảng, bản
đồ, đồ thị, ảnh, phim dương bản, phim cuộn…
Các vật mẫu, mô hình, tranh lắp ghép, phương tiện và vật liệu thí
nghiệm, máy luyện tập, các phương tiện sản xuất, phần mềm dạy học…
+ Phương tiện hỗ trợ và điều khiển quá trình dạy học là những phương
tiện được sử dụng để tạo ra môi trường học tập thuận lợi, có hiệu quả và liên
tục.
Phương tiện hỗ trợ bao gồm các loại bảng viết, các giá di động
hoặc cố định, bàn thí nghiệm, thiết bị điều khiển âm thanh, ánh sáng…
Phương tiện điều khiển bao gồm các loại sổ sách, tài liệu ghi chép
về tiến trình học tập, về thành tích học tập của người học.
- Dựa vào cấu tạo của phương tiện có thể chia phương tiện dạy học thành
hai loại:
+ Phương tiện dạy học truyền thống.
+ Phương tiện dạy học hiện đại.
1.2.4. Yêu cầu đối với phương tiện dạy học
Phương tiện dạy học là công cụ hỗ trợ giáo viên và người học trong quá
trình đào tạo để thực hiện các mục tiêu và nội dung bài học. Việc lựa chọn các
20
phương tiện dạy học phải đảm bảo sự phù hợp với đối tượng người học, khả
năng của giáo viên và các thành tố trong quá trình dạy học như mục tiêu, nội
dung, phương pháp dạy học, hình thức tổ chức, cách thức đánh giá… Để sử
dụng có hiệu quả cần lưu ý các yêu cầu sau:
- Tính khoa học: Phương tiện dạy học phải phản ánh đúng bản chất của
đối tượng, có độ bền và tuổi thọ cao, có kết cấu thuận lợi, an toàn, tin cậy cho
việc sử dụng và bảo quản.
- Tính sư phạm: Phương tiện dạy học khi được sử dụng phải phù hợp với
mục tiêu, nội dung và điều kiện dạy học và phát huy được tối đa các giác
quan của người học trong quá tình học tập.
- Tính thẩm mỹ: Phương tiện dạy học có kết cấu, màu sắc hài hoà, rõ nét
để kích thích sự chú ý của người học.
- Tính kinh tế: Phương tiện dạy học sử dụng trong dạy học có thể thực
hiện được nhiều chức năng với chi phí hợp lý.
1.3. Lý thuyết mô phỏng
1.3.1. Định nghĩa mô phỏng
Trong nghiên cứu lí luận cũng như việc vận dụng vào thực tiễn, phương
pháp mô phỏng đã và đang được sử dụng rộng rãi trong hầu hết mọi lĩnh vực
khoa học như: Toán học, Lí học, Sinh học, Công nghệ Thông tin… cũng như
nhiều mặt của đời sống xã hội.
- Mô phỏng có thể được định nghĩa là một quá trình tạo một mô
hình (chẳng hạn như để mô tả một khái niệm trừu tượng) của một hệ thống có
sẵn (như một dự án, kinh doanh, quặng mỏ, đường phân nước, khu rừng, cơ
quan trong cơ thể) để xác định và hiểu rõ những nhân tố điều khiển hệ thống,
hay dự đoán/dự báo hành vi hoạt động của hệ thống trong tương lai. Phần lớn
các hệ thống điều được mô tả định lượng dựa trên phương trình hoặc nguyên
tắc được mô phỏng.
21
- Mô phỏng là quá trình “bắt chước” một hệ thống có thực. Các chương
trình máy tính có thể tạo ra các Mô phỏng như Mô phỏng sự hoạt động của
một hệ thống mạng, về thời tiết, các phản ứng hoá học, thậm chí là các quá
trình sinh học.
- Mô phỏng là một công cụ hiệu quả và quan trọng bởi nó đưa ra phương
thức các thiết kế lựa chọn (hoặc kế hoạch, chính sách) có thể được đánh giá
mà không cần phải thực nghiệm trên hệ thống thực (điều này có thể tiêu tốn
nhiều kinh phí, thời gian, nguy hiểm và không thực tế). Nó cho phép chúng ta
trả lời câu hỏi “Điều gì sẽ xảy ra nếu?” về một hệ thống mà không cần trải
nghiệm thật sự trên chính hệ thống ấy.
1.3.2. Những đặc trưng cơ bản của mô phỏng.
Mô phỏng chính là quá trình tạo ra mô hình vậy để hiểu được những đặc
trưng cơ bản của mô phỏng ta hãy nghiên cứu các mô hình được dùng trong
dạy học thường chứa trong nó 4 đặc trưng cơ bản sau:
- Tính tương tự:
Trước hết, mô hình là sản phẩm của quá trình hoạt động nhằm đạt đến
mục đích nhận thức, cải tạo thế giới tự nhiên, xã hội và con người. Vì vậy,
một mô hình chỉ được coi là mô hình khi có thể chuyển được những kết quả
nghiên cứu mô hình sang khách thể. Nghĩa là, có sự tương tự giữa mô hình
với đối tượng nghiên cứu. Thực chất, là tìm một đối tượng khác tương đương
với đối tượng nghiên cứu. Dựa vào sự hiểu biết các dấu hiệu bản chất chứa
đựng trong mô hình, con người có thể nhận thức được bản chất của đối tượng
nghiên cứu.
Khi mô hình và đối tượng nghiên cứu càng chứa đựng nhiều yếu tố
tương tự thì mô hình càng có giá trị cao.
- Tính đơn giản:
22
Về nguyên tắc mô hình phải tương tự và đơn giản hơn so với nguyên
mẫu. Điều này cho phép khi nghiên cứu và xây dựng mô hình người thực hiện
có thể bỏ đi những yếu tố phụ mà những yếu tố này không ảnh hưởng đến cốt
lõi của vấn đề nghiên cứu.
Nếu mô hình quá phức tạp thì việc nghiên cứu mô hình sẽ gặp nhiều khó
khăn. Thậm chí với những mô hình phức tạp đôi khi còn gây khó khăn trong
việc thử nghiệm và ứng dụng nó. Do đó, việc tạo ra mô hình chỉ cần đạt được
những tiêu chí phục vụ cho mục đích nghiên cứu. Vì vậy, mô hình phải có
tính đơn giản hơn đối tượng nghiên cứu.
- Tính cụ thể trực quan:
Nếu đối tượng nhận thức là cái trừu tượng, các dấu hiệu bản chất của nó
bị che lấp bởi nhiều yếu tố thì ngược lại, mô hình bao giờ cũng là một sự vật
cụ thể và các dấu hiệu bản chất được phô bày một cách tường minh. Hay thực
chất, mô hình diễn đạt một cách trực quan hệ cơ bản của đối tượng mà con
người không thể cảm nhận được một cách trực tiếp. Chính vì vậy, mô hình có
thể thay thế đối tượng nghiên cứu.
- Tính khái quát:
Mô hình diễn đạt một cách tường minh các dấu hiệu bản chất của đối
tượng nghiên cứu. Xét về một phương diện nào đó, mô hình không chỉ đại
diện cho một đối tượng cụ thể mà thường đại diện cho một nhóm đối tượng
cùng loại, nó là sự nối tiếp giữa cái cụ thể và cái trừu tựơng. Đây chính là tính
khái quát của mô hình.
1.4. Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu.
1.4.1. Cơ sở triết học của nhận thức trực quan
Từ thế kỉ XIX, V.I.Lênin đã cho rằng: “ Từ trực quan sinh động đến tư
duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng trở về thực tiễn, đó là con đường biện
chứng của sự nhận thức chân lý, nhận thức hiện thực khách quan”. Đây là con
23
đường lĩnh hội khái niệm theo hướng từ nhận thức cảm tính đi tới các khái
niệm lý luận.
Khái niệm tồn tại ở ba nơi: Ban đầu là từ chính các sự vật hiện tượng
trong thực tại. Các sự vật này được các nhà khoa học nghiên cứu, tìm hiểu và
đưa nó vào trong não của chúng ta. Như vậy, não người là nơi thứ hai khái
niệm tồn tại. Để lưu truyền cho các thế hệ sau, khái niệm được thông qua
ngôn ngữ bằng các định nghĩa. Đó là hình thức thứ ba của khái niệm.
Ví dụ: Khái niệm mạng WAN: là mạng được thiết lập để liên kết các
máy tính của hai hay nhiều khu vực khác nhau, ở khoảng cách xa về mặt địa
lý, như giữa các quận trong một thành phố, hay giữa các thành phố hay các
miền trong nước.
Hình thức này được lưu giữ qua sách báo. Để học sinh nắm được các
khái niệm này, giáo viên cần hướng dẫn học sinh tái tạo lại các hành động với
các sự vật hiện tượng – nơi lưu giữ khái niệm đầu tiên mà nhân loại đã từng
làm trong quá trình nghiên cứu tìm ra khái niệm. Đương nhiên, khi đó việc
tiếp xúc với vật thật sẽ khó khăn hơn như ví dụ trên là do khoảng cách địa lý
không thể mang vào trong phòng học. Vì vậy, cần sử dụng phương tiện trung
gian để mô phỏng thay thế cho vật thật giúp học sinh tiếp thu tốt kiến thức mà
giáo viên cần truyền đạt. Trong trường hợp ví dụ trên cần sử dung phần mềm
mô phỏng để xây dựng mô hình mạng để mô phỏng đối tượng thực tế. Ứng
dụng công nghệ tạo ra đối tượng như trong thực tế sẽ giúp học sinh lĩnh hội
được lôgic khái niệm của đối tượng, ngoài ra còn có thể tạo ra những kĩ năng
nhất định từ đối tượng được mô phỏng.
Con người nói chung đều sống trong môi trường và những mối quan hệ
tương tác với thế giới thực xung quanh. Thực tại chính là người thầy vĩ đại
mà qua đó con người lĩnh hội được tri thức khái niệm. Các giác quan hoạt
động càng tích cực thì cửa vào của thông tin càng được mở rộng. Đặc biệt,
24
với các khái niệm trừu tượng thì đây là con đường hữu hiệu nhất, bởi thông
qua tiếp xúc với vật thật khiến người học dễ dàng tiếp thu tri thức khái niệm.
Nhưng không phải lúc nào chúng ta cũng tiếp xúc được với vật thật, vì vậy
mô hình thay thế cho vật thật sẽ phát huy tác dụng của nó. Mô hình chính là
vật trung gian hay nó còn được ví là “chuyến xe chở khái niệm” tới người
học. Hoạt động học tập không làm thay đổi vật ấy mà chỉ quan tâm đến cái trú
ngụ trong nó mà thôi.
1.4.2. Cơ sở sinh lý học thần kinh
Mối liên hệ giữa cơ thể và môi trường được thực hiện qua sự tác động
của các tín hiệu vào các cơ quan thụ cảm để tạo ra các phản xạ với sự tham
gia của vỏ não. I.P.Paplôp gọi cách liên lạc như vậy là hệ thống tín hiệu thứ
nhất. Nó đặc trưng cho hoạt động thần kinh cấp cao của con người và động
vật. Ngoài hệ thống tín hiệu thứ nhất, tiếng nói và chữ viết đều tham gia vào
việc hình thành hệ thống tín hiệu mới đó là hệ thống tín hiệu thứ hai.
Hệ thống tín hiệu thứ hai là cơ sở sinh lý của tư duy ngôn ngữ trừu tượng
chỉ có ở con người. Ngôn ngữ thay thế các đồ vật cụ thể cho phép con người
nhận biết các hiện tượng xung quanh bằng cách đối chiếu và khái quát hóa.
Kết quả hoạt động khái quát và trừu tượng hóa của não sẽ hình thành các khái
niệm.
Trong dạy học, thông qua việc người học được hoạt động thực tiễn với
mô hình tạo ra sự “thức tỉnh” của các giác quan. Từ đó tác động lên vỏ não,
phát triển não bộ và khả năng làm việc của não thông qua sự hình thành nhiều
đường liên thần kinh tạm thời giúp trí nhớ được củng cố bền vững.
1.4.3. Cơ sở tâm lý học và lý luận dạy học của việc thiết kế và vận dụng mô
hình vào dạy học
Dạy học là quá trình giáo viên giúp học sinh tái tạo lại tri thức nhân loại.
Tri thức kinh nghiệm của nhân loại là hệ thống các khái niệm về sự vật, hiện
25
