Xây dựng phòng thực hành ảo phục vụ dạy học môn kỹ thuật số cho sinh viên ngành sư phạm kỹ thuật công nghiệp khoa sư phạm kỹ thuật trường đại học sư phạm kỹ thuật hưng yên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------------------

NGUYỄN THỊ CÚC

ĐỀ TÀI:
XÂY DỰNG PHÒNG THỰC HÀNH ẢO PHỤC VỤ DẠY HỌC MÔN
KĨ THUẬT SỐ CHO SINH VIÊN NGHÀNH SƯ PHẠM KĨ THUẬT
CÔNG NGHIỆP KHOA SƯ PHẠM KĨ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC
SƯ PHẠM KĨ THUẬT HƯNG YÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: SƯ PHẠM KĨ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

NGUYỄN TRỌNG BÌNH

HÀ NỘI - 2010


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành:
Thầy hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Trọng Bình đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ
tác giả hoàn thành luận văn này.
Khoa Sư phạm Kỹ thuật và Viện đào tạo Sau đại học – Đại học Bách Khoa
Hà Nội đã tạo điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu, tiến hành luận văn.
Đồng nghiệp ở trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên đã giúp đỡ tác
giả trong quá trình xây dựng các bài thực hành Kỹ thuật số.
Tập thể sinh viên khóa 5 ngành Sư phạm Kỹ thuật Công nghiệp đã giúp đỡ

tác giả trong quá trình hoàn thiện các bài TNTH.
Gia đình và bạn bè đã quan tâm, động viên, giúp đỡ trong suốt quá trình học
tập và thực thực hiện luận văn.
Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2010
Tác giả

Nguyễn Thị Cúc


2

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những gì tôi viết ra trong luận văn này là do sự tìm hiểu và
nghiên cứu của bản thân. Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của các tác giả
khác nếu có đều được trích dẫn đầy đủ.
Luận văn này đến nay vẫn chưa hề được bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo
vệ luận văn thạc sĩ nào trên toàn quốc cũng như nước ngoài và đến nay chưa hề
được công bố trên bất kỳ phương tiện thông tin nào.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan trên đây.
Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2010
Tác giả

Nguyễn Thị Cúc

2


3

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU.............................................................................................................................12

I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.......................................................................................12
1. Quan điểm, chủ trương chính sách của Đảng về phát triển giáo dục trong thời
kỳ CNH, HĐH đất nước ...........................................................................................12
2. Thực trạng dạy học thực hành của sinh viên ngành Sư phạm Kỹ thuật Công
nghiệp khoa Sư phạm Kỹ thuật...............................................................................12
3. Sự xuất hiện hình thức đào tạo mới ....................................................................13

II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU .............................................................................15
III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU................................................15
IV. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC ...........................................................................15
V. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU..............................................................................15
VI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................16
VII. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI ............................................................16
VIII. CẤU TRÚC LUẬN VĂN ..............................................................................16
Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ......................18
SỬ DỤNG PHÒNG THỰC HÀNH ẢO TRONG DẠY HỌC MÔN KỸ THUẬT SỐ. ..........18

1.1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ PHÒNG THỰC HÀNH ẢO.................18
1.1.1. Trên thế giới ....................................................................................................18
1.1.2. Tại Việt Nam ...................................................................................................21

1.2. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG PHÒNG THỰC HÀNH ẢO
MÔN KỸ THUẬT SỐ ............................................................................................28
1.2.1. Một số khái niệm............................................................................................28
1.2.1.1. Một số khái niệm liên quan đến đào tạo...................................................28
1.2.1.2. Một số khái niệm liên quan đến TNTH ảo ...............................................30
1.2.2. Thực tại ảo (Virtual Reality - VR) ...............................................................38
1.2.2.1. Khái niệm thực tại ảo ................................................................................38

1.2.2.2 Đặc điểm của hệ thực tại ảo .......................................................................39
1.2.2.3 Các thành phần của một hệ thống thực tại ảo ..........................................41
1.2.2.4. Cơ sở dữ liệu cho thế giới ảo (Virtual World Database)..........................44
1.2.2.5. Một số ứng dụng chính của thực tại ảo....................................................44

3


4

1.2.2.6 Kết luận về thực tại ảo ................................................................................44
1.2.3 .Thí nghiệm thực hành ảo ...............................................................................45
1.2.3.1. Khái niệm TNTH ảo ..................................................................................45
1.2.3.2. Đặc điểm TNTH ảo....................................................................................46
1.2.3.3. Phân loại TNTH ảo ...................................................................................46
1.2.3.4. Mối liên hệ giữa TNTH ảo với mô phỏng.................................................49
1.2.3.5. Yếu tố tương tác với mô hình trong TNTH ảo .........................................50
1.2.3.6. Vai trò của TNTH trong đào tạo ...............................................................52
1.2.3.7. So sánh TNTH thật với TNTH ảo .............................................................56
1.2.3.8. Hạn chế của TNTH ảo ..............................................................................56
1.2.4. Phòng thực hành ảo ........................................................................................57
1.2.5. Dạy học thực hành thực hành kỹ thuật ........................................................58
1.2.5.1. Cơ sở dạy học thực hành kỹ thuật ............................................................58
1.2.5.2. Cấu trúc bài thực hành..............................................................................62

1.3. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ
NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG DẠY HỌC KỸ THUẬT SỐ ................65
1.3.1. Yêu cầu của việc đổi mới phương pháp đào tạo ..........................................65
1.3.2. Hiệu quả ứng dụng công nghệ thông tin trong đào tạo ...............................68
1.3.3. Khả năng áp dụng TNTH ảo trong dạy học thực hành Kỹ thuật số..........70

1.3.3.1. Đặc điểm môn học chuyên ngành Kỹ thuật số ........................................70
1.3.3.2. Về cơ sở hạ tầng và nguồn nhân lực. .......................................................71
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ..................................................................................................75
Chương 2: XÂY DỰNG PHÒNG THỰC HÀNH ẢO TRONG DẠY HỌC MÔN KỸ
THUẬT SỐ.........................................................................................................................76

2.1. PHÂN TÍCH CHUNG MÔN KỸ THUẬT SỐ..............................................76
2.1.1. Chương trình lý thuyết...................................................................................76
2.1.1.1. Mục tiêu chung của môn học....................................................................76
2.1.1.2. Chương trình môn học ..............................................................................76
2.1.2. Chương trình thực hành ................................................................................79
2.1.2.1. Mục tiêu chung của môn học....................................................................79
2.1.2.2. Chương trình môn học ..............................................................................79

4


5

2.2. XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH ẢO TRONG CHƯƠNG TRÌNH
KỸ THUẬT SỐ .......................................................................................................81
2.2.1. Nguyên tắc xây dựng ......................................................................................81
2.2.1.1. Phù hợp với mục tiêu, nội dung bài học...................................................81
2.2.1.2. Đơn giản và hiệu quả.................................................................................82
2.2.1.3. Công cụ, phương tiện cần thiết cho việc xây dựng bài thực hành..........90
2.2.2. Quy trình xây dựng bài TH ảo ....................................................................104
Chương 3: THIẾT KẾ MINH HỌA MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO
KỸ THUẬT SỐ CHO SINH VIÊN ................................................................................111
NGÀNH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ
PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ..................................................................................111

3.1. BÀI THỰC HÀNH SỐ 3: THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP PHẦN TỬ NHỚ RS
TỪ CÁC CỔNG LÔGÍC CƠ BẢN .....................................................................111
3.1.1. Xác định mục tiêu của bài học.....................................................................111
3.1.2. Lựa chọn kiến thức cơ bản và trọng tâm....................................................111
3.1.3. Cách thức thực hiện......................................................................................111

3.2. BÀI THỰC HÀNH SỐ 7: THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP MẠCH ĐẾM TIẾN
ĐỒNG BỘ SỬ DỤNG TRIGƠ RỜI RẠC ..........................................................125
3.2.1. Xác định mục tiêu của bài học.....................................................................125
3.2.3. Cách thức thực hiện......................................................................................125

3.3. BÀI THỰC HÀNH SỐ 10: THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP MẠCH ĐIỀU
KHIỂN NẠP DỮ LIỆU SONG SONG HOẶC NỐI TIẾP VÀO THANH GHI 4
BÍT. LÀM QUEN VỚI IC GHI DỊCH VÀ IC CHỐT.......................................131
3.3.1. Xác định mục tiêu của bài học ...................................................................131
3.3.2. Lựa chọn kiến thức cơ bản và trọng tâm....................................................131
3.3.3. Cách thức thực hiện......................................................................................131

3.4. SỬ DỤNG TNTH ẢO TRONG DẠY HỌC THỰC HÀNH KỸ THUẬT SỐ
.................................................................................................................................137
3.4.1. Nguyên tắc sử dụng.......................................................................................137
3.4.1.1. Phù hợp với mục tiêu và nội dung bài học ............................................137
3.4.1.2. Phù hợp với thời lượng của bài thực hành ............................................137

5


6

3.4.1.3. Phù hợp với tiến trình bài dạy.................................................................138
3.4.1.4. Phù hợp với các nguyên tắc sử dụng trực quan trong bài dạy ..............138
3.4.1.5. Đảm bảo tính tương tác trong các bài TNTH ảo....................................138
3.4.2. Quy trình sử dụng TNTH ảo trong dạy học thực hành Kỹ thuật số........138
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .........................................................................................141

I. Kết luận ..............................................................................................................141
II. Kiến nghị...........................................................................................................141
TÓM TẮT........................................................................... Error! Bookmark not defined.
PHỤ LỤC..........................................................................................................................142
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................146
Tiếng Việt ..........................................................................................................................146

6


7

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CNH – HĐH:

Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa

TNTH:

Thí nghiệm thực hành

TH:

Thực hành

TN:

Thí nghiệm

CNXH:

Chủ nghĩa xã hội

CNTT:

Công nghệ thông tin

CNTT&TT:

Công nghệ thông tin và truyền thông

PTDH:

Phương tiện dạy học

KHKT:

Khoa học kỹ thuật

GD – ĐT:

Giáo dục – Đào tạo

GV:

Giảng viên

SV:

Sinh viên

7


8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MINH HỌA
Hình 1.1: Khuôn viên của TOPICA trên Second Life
Hình 1.2: Một phần khu giảng đường của TOPICA trên Second Life
Hình 1.3: Phòng học thực hành môn Kế toán vật tư
Hình 1.4: Phòng học thực hành các kỹ năng thực tế của ngành đào tạo Cử nhân Tài
chính kế toán
Hình 1.5: Hệ thống HDM (Head- Muonted Display)
Hình 1.6: BOOM
Hình 1.7: Mô hình thể hiện TNTH ảo giống như thật
Hình 1.8: Mô hình thể hiện TNTH ảo cho kết quả thực
Hình 1.9: Mô hình thể hiện TNTH ảo cho kết quả phù hợp
Hình 1.10: Sơ đồ mối liên hệ giữa TNTH ảo với mô phỏng
Hình 1.11: Sơ đồ cấu trúc của hoạt động
Hình 1.12: Sơ đồ phân tích quá trình công nghệ
Hình 1.13: Sơ đồ quá trình hình thành kỹ năng ban đầu
Hình 1.14: Sơ đồ cấu trúc bài dạy thực hành kỹ thuật với 3 giai đoạn
Hình 2.1.a: Hình ảnh minh họa sản phẩm của thao tác lắp ráp mạch ghi dịch 4 bít
dùng trigơ JK.

Hình 2.1.b: Hình ảnh minh họa sản phẩm của thao tác lắp ráp mạch ghi dịch 4 bít
dùng trigơ D.
Hình 2.1.c: Hình ảnh minh họa sản phẩm của thao tác lắp ráp mạch ghi dịch 4 bít
nối tiếp hoặc song song tích hợp trên một mạch.
Hình 2.2.a: Hình ảnh minh họa sản phẩm kết quả mạch ghi dịch 4 bít song song
khi D1=1
Hình 2.2.b: Hình ảnh minh họa sản phẩm kết quả mạch ghi dịch 4 bít song song
khi D1=0
Hình 2.2.c: Hình ảnh minh họa sản phẩm kết quả mạch ghi dịch 4 bít nối tiếp khi
D1 = 1 khi tác động 1 xung nhịp.

8


9

Hình 2.2.d: Hình ảnh minh họa sản phẩm kết quả mạch ghi dịch 4 bít nối tiếp khi
D1 = 1 khi có 2 xung nhịp.
Hình 2.2.e: Hình ảnh minh họa sản phẩm kết quả mạch ghi dịch 4 bít nối tiếp khi
D1 = 1 khi tác động 3 xung nhịp.
Hình 2.2.f: Hình ảnh minh họa sản phẩm kết quả mạch ghi dịch 4 bít nối tiếp khi D1
= 1 khi tác động 4 xung nhịp.
Hình 2.3: Máy đo đa năng trong Mutisim
Hình 2.4: Máy tạo dao động trong Mutisim
Hình 2.5: Máy đo công suất trong Mutisim
Hình 2.6: Máy đo dao động 2 kênh trong Mutisim
Hình 2.7: Máy đo dao động 4 kênh trong Mutisim
Hình 2.8: Máy đo đáp ứng tần số trong Mutisim
Hình 2.9: Máy đo tần số trong Mutisim
Hình 2.10: Máy phân tích lôgíc trong Mutisim

Hình 2.11a: Hình vẽ mô tả quá trình chuyển đổi bảng trạng thái của máy chuyển đổi
lôgíc trong Mutisim
Hình 2.11b: Hình vẽ mô tả quá trình chuyển đổi bảng trạng thái sang công thức
Boolean của máy chuyển đổi lôgíc trong Mutisim
Hình 2.11c: Hình vẽ mô tả quá trình chuyển đổi bảng trạng thái sang công thức
Boolean đơn giản của máy chuyển đổi lôgíc trong Mutisim
Hình 2.11d: Hình vẽ mô tả quá trình chuyển đổi từ công thức Boolean tìm bảng
trạng thái và mạch lôgíc tương ứng của máy chuyển đổi lôgíc trong Mutisim
Hình 2.11e: Hình vẽ mô tả quá trình chuyển đổi từ công thức Boolean tìm mạch
lôgíc tương ứng mà chỉ sử dụng cổng NAND của máy chuyển đổi lôgíc trong
Mutisim
Hình 2.12: Máy phân tích dòng điện - điện thế trong Mutisim
Hình 2.13: Máy phân tích nhiễu trong Mutisim
Hình 2.14: Máy phát sóng của hãng Agilent trong Mutisim
Hình 2.15: Máy đo đa năng của hãng Agilent trong Mutisim

9


10

Hình 2.16: Dao động nghiệm của hãng Agilent trong Mutisim
Hình 2.17: Dao động nghiệm của hãng Tektronix trong Mutisim
Hình 2.18: Que dò giá trị trong Mutisim
Hình 2.19: Quy trình xây dựng bài TNTH ảo.
Hình 2.20.a: Nội dung sơ đồ mạch đếm tiến của bài TNTH ảo.
Hình 2.20.b: Nội dung nguyên lý làm việc của mạch đếm tiến của bài TNTH ảo.
Hình 2.21: Hình ảnh kết quả của mạch đếm thể hiện bằng đèn hiển thị và
Oscillosope.
Hình 3.1: Sơ đồ mạch lôgíc của trigơ RS không đồng bộ

Hình 3.2: Kí hiệu và bảng chân lý của trigơ RS không đồng bộ
Hình 3.3: Sơ đồ mạch lôgíc của trigơ RS đồng bộ
Hình 3.4: Kí hiệu và bảng chân lý của trigơ RS đồng bộ
Hình 3.5: Bước 1: Thực hiện vẽ mạch lôgíc trên phần mềm Mutisim cho mạch lôgíc
của trigơ RS không đồng bộ.
Hình 3.6 a: Hướng dẫn vẽ mạch lôgíc trên phần mềm Mutisim cho mạch lôgíc của
trigơ RS không đồng bộ.
Hình 3.6 b: Hình ảnh minh họa cho phần hướng dẫn các thao tác vẽ mạch lôgíc của
trigơ RS không đồng bộ.
Hình 3.7 a: Thực hành lắp ráp mạch lôgíc trên phần mềm Mutisim cho mạch lôgíc
của trigơ RS không đồng bộ.
Hình 3.7 b: Hình ảnh minh họa cho phần thực hành mạch lôgíc của trigơ RS
không đồng bộ.
Hình 3.8: Hình ảnh minh họa cho bước 2 và bước 3 mạch lôgíc của trigơ RS
không đồng bộ.
Hình 3.9. Bước 1: Thực hiện vẽ mạch lôgíc trên phần mềm Mutisim cho mạch lôgíc
của trigơ RS đồng bộ.
Hình 3.10 a: Hướng dẫn thao tác lắp ráp mạch lôgíc của trigơ RS đồng bộ.
Hình 3.10 b: Hình ảnh minh họa cho phần hướng dẫn lắp ráp mạch lôgíc của trigơ
RS đồng bộ.

10


11

Hình 3.11 a: Thực hành thao tác lắp ráp mạch lôgíc của trigơ RS đồng bộ.
Hình 3.11b: Hình ảnh minh họa cho phần thực hành mạch lôgíc của trigơ RS
đồng bộ.
Hình 3.12 a: Hình ảnh minh họa cho trạng tháo trigơ RS đồng bộ khi

S = 1, R = 0; Ck=1
Hình 3.12 b: Hình ảnh minh họa cho trạng tháo trigơ RS đồng bộ khi
S = 0, R = 1; Ck=1
Hình 3.12 c: Hình ảnh minh họa cho trạng thái của trigơ RS đồng bộ khi
S = 0, R = 0; Ck=1
Hình 3.13 a: Bảng báo cáo phần thực hành vẽ mạch bài số 3.
Hình 3.13 b: Bảng báo cáo phần kết quả khảo sát mạch bài số 3.
Hình 3.13 c: Bài tập mở rộng của bài số 3.
Hình 3.14: Sơ đồ mạch đếm tiến đồng bộ sử dụng 4 trigơ JK.
Hình 3.15: Nguyên lý làm việc của mạch đếm tiến đồng bộ sử dụng 4 trigơ JK
Hình 3.16 a: Bước 1 lắp ráp mạch đếm tiến đồng bộ sử dụng 4 trigơ JK trên
phần mềm Mutisim
Hình 3.16 b: Bước 2, bước 3 kiểm tra kết quả mạch đếm tiến đồng bộ sử dụng
4 trigơ JK trên phần mềm Mutisim
Hình 3.17 a: Hình ảnh minh họa của báo cáo kết quả thực hành bài 7
Hình 3.17 b: Hình ảnh minh họa của báo cáo kết quả thực hành bài 7
Hình 3.18: Mạch đếm từ 0 đến 999 từ IC 74LS90N có hiện thị LED 7 thanh
Hình 3. 19: Khái niệm mạch ghi dịch
Hình 3. 20: Phân loại mạch ghi dịch
Hình 3. 21: Giới thiệu IC 74LS194
Hình 3. 22a: Bước 1 bài thực hành mạch ghi dịch nhập tin 4 bít nối tiếp
Hình 3. 22b: Bước 2 bài thực hành mạch ghi dịch nhập tin 4 bít nối tiếp
Hình 3. 22c: Bước 3 bài thực hành mạch ghi dịch nhập tin 4 bít nối tiếp
Hình 3. 23: Báo cáo bài thực hành số 10
Hình 3. 24: Quy trình sử dụng TN, TH ảo

11


12

MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
1. Quan điểm, chủ trương chính sách của Đảng về phát triển giáo dục trong
thời kỳ CNH, HĐH đất nước
- Nghị quyết TW II khoá VIII đã khẳng định: “Giáo dục là quốc sách hàng đầu”,
khẳng định vị trí và tầm quan trọng của giáo dục trong thời kỳ CNH - HĐH đất
nước. Với mục tiêu xây dựng con người mới, đào tạo thế hệ trẻ có đạo đức trong
sáng, có tri thức khoa học, có tư tưởng sáng tạo, có năng lực thực hành giỏi, có tác
phong công nghiệp, có sức khoẻ. Đó là thế hệ tiếp theo để xây dựng CNXH [27].
Đại hội đại biểu toàn quốc của Đảng lần thứ IX đã xác đinh rõ nhiệm vụ của ngành
giáo dục là: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy học, khắc phục lối truyền thụ một
chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước áp dụng các phương
pháp dạy học tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học…”[4],[5].
- Chỉ thị số 22/2005 ngày 27/9/2005 về nhiệm vụ toàn ngành giáo dục năm học
2005 – 2006 cũng nêu: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy học; tăng
cường ứng dụng CNTT trong các hoạt động của nhà trường, nhất là ứng dụng trong
giảng dạy, học tập và quản lý giáo dục.”[1]
- Trong đổi mới phương pháp dạy học theo hướng hiện đại hóa, việc phát triển
và ứng dụng CNTT&TT, môi trường dạy học đa phương tiện vào quá trình dạy học
là yêu cầu bắt buộc. Với phương pháp học tập mới này, học sinh sẽ đóng vai trò
trung tâm trong hoạt động dạy học. Vai trò của học sinh đối với việc học sẽ mang
tính tích cực, chủ động hơn. Người học sẽ phải xác định việc học là cho mình, để
khẳng định mình, phục vụ cho tương lai của mình. Và hơn thế nữa, người học còn
phải xác định việc học là suốt đời, học mọi lúc mọi nơi.
2. Thực trạng dạy học thực hành của sinh viên ngành Sư phạm Kỹ thuật
Công nghiệp khoa Sư phạm Kỹ thuật
Đặc điểm của sinh viên ngành Sư phạm Kỹ thuật Công nghiệp là:

12

13

+ Sinh viên do khoa quản lý;
+ Chuyên môn chuyên ngành do khoa khác quản lý;
+ Không có phòng thực hành riêng cho khoa;
+ Thời gian sinh viên tham gia các phòng thực hành rất ngắn;
+ Khoa chưa có phòng thực hành Kỹ thuật số, nơi mà mỗi sinh viên có thể thực
hành để tự mình khảo sát các mạch lôgíc, các cổng lôgíc...Để khắc phục tình trạng
đó tôi mạnh dạn chọn đề tài “Xây dựng phòng thực hành ảo phục vụ dạy môn
Kỹ thuật số cho sinh viên ngành Sư phạm Kỹ thuật Công nghiệp khoa Sư
phạm Kỹ thuật trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên”.
3. Sự xuất hiện hình thức đào tạo mới
- Phát triển toàn diện con người thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa là mục
tiêu của hình thức đào tạo mới. Nội dung của phát triển toàn diện đó là phát triển trí
năng, phát triển thể năng và phát triển tâm năng. Các hình thức đào tạo mới định
hướng vào lựa chọn nội dung, định hướng về phương pháp dạy học.
- Các kiến thức được xây dựng theo các tiêu chuẩn sau: Góp phần thực hiện hiệu
quả các mục tiêu giáo dục nói chung, các mục tiêu môn học nói riêng về tất cả các
mặt. Kiến thức phải cần thiết, có ích đối với người học, mang tính tổng hợp cao có
tần số xuất hiện và được sử dụng nhiều trong đời sống cộng đồng dân tộc, quốc tế;
Đáng tin cậy, có căn cứ khoa học, có giá trị cơ bản và cập nhật; Có tác dụng gây
hứng thú và thiết thực đối với người học, có tính hành dụng cao; Phù hợp với trình
độ và năng lực, với kinh nghiệm và vốn sống, với đặc điểm tâm, sinh lý lứa tuổi của
người học; Có tác dụng hình thành những phương pháp, cách thức học tập và
nghiên cứu; Có tác dụng góp phần phát triển những năng lực sáng tạo, giúp người
học giải quyết vấn đề nảy sinh trong học tập và trong thực tiễn đời sống; Là cơ sở
để tiếp tục “Học tập suốt đời”; Hướng tới đáp ứng những đòi hỏi, những nhu cầu
cần thiết cho nghề nghiệp sau này.

13


14

- Nội dung đào tạo gồm 2 phần:
+ Phần bắt buộc(phần cứng) gồm những phần cơ bản, cốt lõi và chuẩn mực
đòi hỏi 100% sinh viên phải nắm vững.
+ Phần tự chọn (phần mềm) gồm nhiều mức khác nhau, cũng sẽ tương ứng
mức yêu cầu lượng SV nắm được vấn đề khác nhau, có thể 80%, 60%,… hoặc thậm
chí là 20% thích ứng với từng trình độ người học, tạo điều kiện, cơ hội giúp người
học tiếp thu dễ dàng. Phần tự chọn này, GV chỉ cần giảng sơ qua, đưa ra câu hỏi gợi
mở để SV động não suy nghĩ, từ đó đúc rút được kiến thức cho mình. Phát triển
chương trình và phương pháp dạy học được cấu trúc đa dạng hơn, phong phú hơn,
dãn rộng hơn tầm hạn giữa học vấn tối thiểu và học vấn tối đa, mở rộng các lĩnh vực
học tập (học theo bài, theo modul, theo chủ đề, theo dự án,…) đáp ứng nhu cầu học
tập của mỗi cá nhân là cần gì học nấy, phải chuyên sâu về vấn để đang nghiên cứu,
chứ không phải học dàn trải, cái gì cũng học, cái gì cũng biết một ít nhưng không
biết gì sâu.
- Định hướng về phương pháp dạy học, xu thế dạy học hiện nay đã chuyển
dần sang định hướng dạy học, theo đó người học được học một cách tích cực, độc
lập sáng tạo, người học thực hiện các nhiệm vụ nhận thức qua các hình thức hoạt
động, tạo thời cơ và điều kiện để họ thích nghi và năng động giải quyết những vấn
đề đặt ra trước hết trong học tập, ứng dụng và sau đó là các vấn đề của xã hội, kinh
tế đất nước. Những phương pháp dạy học triển vọng nhất chính là những phương
pháp dựa vào người học và hoạt động của người học, đó chính là phương pháp dạy
học lấy người học làm trung tâm. Phát triển các phương tiện công nghệ cao trong
truyền thông, giao tiếp, giáo dục, sinh hoạt và môi trường thông tin toàn cầu hóa tạo
điều kiện đáp ứng đầy đủ hơn nhu cầu học tập của con người. Học tập từ xa sẽ là

một xu thế mạnh mẽ trong dạy học. Cần phải phát triển các chương trình học tự
chọn, chuyển sang đào tạo, dạy học theo tín chỉ học phần, theo modul,…
Toàn cầu hóa kinh tế dẫn tới hội nhập, do đó dẫn tới xu thế quốc tế hóa văn
bằng chứng chỉ, kỹ thuật thiết kế và cấu trúc chương trình dạy học, công nghệ đo

14


15

lường và đánh giá dạy học, đòi hỏi quốc tế hóa trong lĩnh vực chuẩn học vấn, chuẩn
kỹ năng của nhiều lĩnh vực học tập.
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Đề tài nghiên cứu cách thức xây dựng và sử dụng phòng TNTH ảo trong dạy
học thực hành. Trên cơ sở đó, tiến hành xây dựng một số bài TNTH ảo trong
chương trình thực hành Kỹ thuật số nhằm hỗ trợ TNTH thực đồng thời bổ xung
những bài TNTH mà trong thực tế khó hoặc không thể thực hiện được.
III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là phòng TNTH ảo;
Phần mềm Mutisim.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Đề tài nghiên cứu về phòng TNTH ảo trong
dạy học thực hành, trên cơ sơ đó xây dựng và sử dụng một số bài thực hành TNTH
ảo cho chương trình thực hành Kỹ thuật số.
IV. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nghiên cứu và xây dựng phòng TNTH ảo trong dạy học thực hành sẽ góp
phần nâng cao hứng thú trong học tập, phát huy tính tích cực học tập của người học,
người học học ở mọi lúc mọi nơi, do đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học thực
hành.
V. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng phòng

TNTH ảo trong dạy học thực hành.
Đề xuất cách thức xây dựng và sử dụng phòng TNTH ảo; xây dựng một số
bài TNTH ảo cho phòng TNTH ảo Kỹ thuật số trong chương trình thực hành Kỹ
thuật số cho sinh viên ngành Sư phạm Kỹ thuật Công nghiệp của trường Đại học Sư
phạm Kỹ thuật Hưng Yên.

15


16

VI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phân tích, tổng hợp tài liệu và các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực giáo
dục, đào tạo ở Việt Nam và nước ngoài.
Quan sát hoạt động dạy học và đánh giá trong dạy học thực hành môn Kỹ
thuật số.
Phương pháp chuyên gia.
VII. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI
Phân tích và làm rõ một số khái niệm cơ bản liên quan tới TNTH ảo như: thí
nghiệm, thực hành; thuật ngữ ảo; mô phỏng; TNTH ảo; mối liên hệ giữa mô phỏng
và TNTH ảo, ứng dụng TNTH ảo vào trong dạy học thực hành, góp phần hoàn thiện
về TNTH ảo.
Đề xuất qui trình xây dựng và sử dụng TNTH ảo.
Ứng dụng phần mềm Mutisim thiết kế 03 bài thực hành ảo Kỹ thuật số trong
phòng thực hành ảo Kỹ thuật số: Bài 3. Thiết kế và lắp ráp phần tử nhớ RS từ các
cổng lôgíc cơ bản; bài 7: Thiết kế và lắp ráp mạch đếm tiến đồng bộ sử dụng trigơ
rời rạc; bài 10: Thiết kế và lắp ráp mạch điều khiển nạp dữ liệu song song hoặc nối
tiếp vào thanh ghi 4 bít. Làm quen với IC ghi dịch và IC chốt.
VIII. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung của

luận văn được thể hiện trong 3 chương được trình bày dưới đây:
- Chương 1: Cơ sơ lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng thí
nghiệm thực hành ảo.
Tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng thí nghiệm thực hành ảo
trên thế giới và tại Việt Nam, cơ sở lý luận về thí nghiệm thực hành ảo, chương này
đi sâu vào phân tích các khái niệm: mô phỏng, thí nghiệm ảo; mối liên hệ giữa mô
phỏng và thí nghiệm ảo; khả năng xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học

16


17

môn học kỹ thuật số nhằm nâng cao chất lượng dạy học đáp ứng nhu cầu chất lượng
nguồn nhân lực kỹ thuật.
- Chương 2: Xây dựng và sử dụng phòng thực hành ảo phục vụ cho dạy học
môn Kỹ thuật số.
Nội dung chương là kết quả vận dụng những nghiên cứu trong chương 1, đề
xuất qui trình xây dựng và sử dụng phòng thực hành ảo môn kỹ thuật số; nghiên
cứu và xây dựng một số bài thực hành trong phòng thí nghiệm thực hành ảo trong
chương trình môn học kỹ thuật số cho sinh viên ngành Sư phạm Kỹ thuật Công
nghiệp trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên.
- Chương 3: Thiết kế minh họa một số bài thí nghiệm thực hành ảo Kỹ thuật
số cho sinh viên ngành Sư phạm Kỹ thuật Công nghiệp tại trường Đại học Sư phạm
Kỹ thuật Hưng Yên
Nội dung của chương này tác giả giới thiệu một số bài TNTH ảo đã thiết kế
trong chương trình thực tập Kỹ thuật số.

17

18

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ
SỬ DỤNG PHÒNG THỰC HÀNH ẢO TRONG DẠY HỌC MÔN KỸ THUẬT SỐ.
1.1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ PHÒNG THỰC HÀNH ẢO
1.1.1. Trên thế giới
- Sự bùng nổ của CNTT nói riêng và Khoa học công nghệ nói chung đã và
đang tác động mạnh mẽ vào sự phát triển của tất cả các ngành trong đời sống xã
hội. Những ứng dụng CNTT được đưa vào cuộc sống ngày càng phong phú, đa
dạng và thiết thực hơn. Sự phát triển không ngừng của CNTT đã làm cho một số
lĩnh vực khó phát như: các hệ chuyên gia, các xử lý thời gian thực và một lĩnh vực
khác đó là Thực tại ảo (Virtual Reality – VR).
- “Thực tại ảo” là một khái niệm mới xuất hiện khoảng đầu thập kỷ 90, ở Mỹ
và Châu Âu, thực tại ảo đã và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả
năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực (nghiên cứu và công nghiệp, GD – ĐT
cũng như thương mại và giải trí…). Về sản phẩm, người ta đã tạo ra những hệ thống
thực tại ảo trong nhiều lĩnh vực khác nhau như các chuyến du ngoạn ảo lên mặt
trăng trong khoa học vũ trụ, bác sĩ thực hiện những ca phẫu thuật lên bệnh nhân ảo
trong y học thậm chí trong việc tái hiện lịch sử v.v... Chính vì vậy, công nghệ thực
tại ảo – một công nghệ mới được dùng để xây dựng một không gian, một thế giới
ảo, nhằm tái tạo, bắt chước phần nào thế giới thực đã, đang được nghiên cứu và
chắc chắn sẽ phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Trong số rất nhiều tài liệu đề cập
đến công nghệ này, phải kể đến đó là: Virtual Reality – Thực tại ảo, bước sang thế
giới bên kia [8] hay tạo dựng một hệ thống thực tại ảo cho riêng bạn (Creat your
own virtual reality system) [21].
- Thực tại ảo – một thế giới thực song lại ảo, là một hệ thống rất phức tạp.
Hiện tại chưa có điều kiện (về cơ sở vật chất) vận dụng thực tại ảo ở mức độ hoàn
hảo trong việc xây dựng bài TNTH phục vụ lĩnh vực đào tạo ở nước ta.
- Ở mức độ đơn giản hơn, thực tại ảo đó là các phần mềm chạy trên máy tính

đơn lẻ hay mạng máy tính, chúng giả lập phần nào thế giới thực. Từ đó, giúp người
học sử dụng thực hiện các thao tác với môi trường, các đối tượng, quá trình, hệ

18


19

thống do các chương trình đó tạo ra nhằm khám phá, phát hiện các quy luật, kiểm
nghiệm khoa học, hình thành kỹ năng…Khi đề cập tới những phần mềm, những
thao tác trong môi trường do các phần mềm tạo ra, thuật ngữ ảo cũng được sử dụng.
- TNTH ảo là một lĩnh vực được nghiên cứu và phát triển trong những năm
gần đây và đã có nhiều sản phẩm được gọi là TNTH ảo được ứng dụng trong rất
nhiều lĩnh vực của cuộc sống trong đó có lĩnh vực GD – ĐT. Một vài trong số đó là:
+ Crocodile Chemistry là phần mềm dùng để thiết kế các thí nghiệm ảo môn
hóa học: Hóa học là một môn rất hay với nhiều phản ứng lý thú và cũng không kém
phần nguy hiểm. Nhưng trên lớp học thời gian được tự tay thực hành cũng như xem
các giáo viên làm thí nghiệm thì không nhiều. Vì vậy, một phòng thí nghiệm ảo tại
nhà là cần thiết cho các bạn học sinh được làm thí nghiệm để nắm vững kiến thức
đã học.
+ Crocodile Physics là phần mềm được dùng để thiết kế các thí nghiệm ảo
môn vật lý trong nhà trường, có rất nhiều phiên bản của phần mềm đã được đưa ra
và phiên bản mới nhất hiện nay là phiên bản Crocodile Physics 605, ra đời vào năm
2006 với rất nhiều tính năng so với các phiên bản trước đó. Crocodile Physics có
thể mô phỏng cơ học, điện, điện tử, quang học, và sóng cơ học. Trong mỗi phần cơ,
sóng, điện, quang có đầy đủ những thuộc tính để ta có thể mô phỏng các thí nghiệm
vật lý phổ thông.
+ Trong lĩnh vực điện – điện tử: Protel. Matlab, Mutisim, Orcad,
Workbench…là các phần mềm hỗ trợ người sử dụng trong việc thiết kế mạch điện –
điện tử. Với sự phát triển nhanh chóng lĩnh vực điện - điện tử, việc thiết kế và mô

phỏng mạch điện – điện tử trên máy tính bằng các phần mềm chuyên dụng đã được
triển khai, áp dụng rộng rãi và rất có hiệu quả tại các trường học. Các phần mềm kể
trên với tên gọi chung là EDA (Electronic Design Automation – Tự động thiết kế
mạch điện tử). Tùy thuộc vào đặc điểm nội dung, mục tiêu của từng môn học mà
các giáo viên lựa chọn một trong các phần mềm EDA làm phương tiện giảng dạy vì
mỗi phần mềm đều có đặc điểm riêng. Chẳng hạn như, với một thư viện linh kiện

19


20

rất lớn và các công cụ tiện ích, Mutisim cung cấp một số công cụ ảo. Chúng ta sử
dụng các công cụ này gần tương ứng với các công cụ trong phòng thí nghiệm.
Chúng thực sự là một phương tiện tốt và dễ dàng nhất để ta có thể quan sát đo
lường kết quả mô phỏng. Chính vì vậy, Mutisim đã được rất nhiều giáo viên sử
dụng làm phương tiện giảng dạy và là công cụ hỗ trợ người học trong việc thực
hành mạch điện tử vì thiết kế đơn giản, dễ sử dụng, tính trung trực và sinh động
trong mô phỏng của nó.
+ Orcad cũng trở thành một trong những phần mềm hang đầu, hỗ trợ người
sử dụng vẽ, mô phỏng và thiết kế mạch in qua thư viện linh kiện rất lớn cùng với
các công cụ tiện ích.
+ Để hỗ trợ việc tính toán trong kỹ thuật, Matlab cung cấp một môi trường
tính toán mạnh và tiện dụng cho các ứng dụng thuộc lĩnh vực kỹ thuật. Bên cạnh đó,
các phần mềm này thường cung cấp khả năng mô hình hóa và mô phỏng hệ thống
(ví dụ công cụ similink trong Matlab). Công cụ mô phỏng này chủ yếu dựa trên khả
năng tính toán số của phần mềm, trong đó động học của hệ thống chủ yếu được mô
tả bởi các phương trình vi phân thường. Với phần mềm Matlab, các thí nghiệm (thí
nghiệm tiến hành trên máy tính) được thực hiện một các hết sức mềm dẻo và linh
hoạt. Các tính chất và các thông số của hệ thống xử lý được thay đổi, thử nghiệm và

tính toán hết sức nhanh chóng và chính xác. Do vậy hệ thống xử lý được đánh giá,
xem xét dưới nhiều góc độ trước khi đưa vào thực thi thực tế. Về phương diện này
thì phần mềm Matlab đến nay là công cụ hàng đầu.
+ Trong lĩnh vực thiết kế cơ khí: Phần mềm thiết kế cơ khí hiện nay có khá
nhiều và được gọi chung là các ứng dụng CAD, viết tắt của thuật ngữ tiếng Anh là
Computer – Aided Design (thiết kế với sự trợ giúp của máy tính) hoặc Computer –
Aided Drawing (vẽ kỹ thuật với sự trợ giúp của máy tính). Lựa chọn và sử dụng
phần mềm thiết kế cơ khí nào là phụ thuộc vào mục đích, thói quen sử dụng hoặc
được đào tạo. Một số phần mềm thiết kế cơ khí phổ biến đó là: Catia, ProE,
Unigraphics, SolidWork, Inventer…Chúng có tính năng về cơ bản là tương đương
nhau. Nhiều chương trình CAD hiện nay cho phép tạo ra các mô hình ba chiều (còn

20


21

gọi là 3D) để có thể khảo sát mô hình từ mọi góc độ. Co các chương trình dựng mô
hình 3D dạng khung lưới (wireframe), dạng mặt (surface) và dạng khối đặc (solid).
Các chương trình CAD mô hình hóa vật thể đặc tiên tiến là một hệ thống thiết kế
hiện thực ảo. Người sử dụng chỉ cần thiết kế, lựa chọn các chi tiết, xác định kiểu
ghép nối, lien kết cho chúng, việc còn lại như hệ thống ấy sẽ hoạt động ra sao, có
ghép nối như vậy có truyền động được không…những công việc .đó hoàn toàn do
chương trình tính toán và cho ra kết quả phù hợp với thực tế. Ngoài ra, chương trình
còn cho phép chúng ta tiến hành nhiều giả lập vật lý để khảo sát sự hoạt động như
thật của vật thật, phát hiện ra sự những bất hợp lý của thiết kế mà nếu máy chưa
hoạt động thì khó mà thấy được. Đây cũng được coi như những hệ thống, chi tiết,
mối ghép ảo. Ngoài ra, những mô hình đặc như vậy còn có thể làm cơ sở cho các
phân tích phân tử hữu hạn (Finete Element Analysis – FEA) và/hoặc tính toán động
lực dòng chảy (Computational Fluid Dynamics – CFD) của thiết kế. Những phân

tích này cho chúng ta biết về các khả năng chịu lực, biến dạng, bị phá hủy…của các
chi tiết máy dưới tác động của nội hoặc ngoại lực, giống như trong điều kiện sử
dụng thực tế.
+ Trên Internet, một số trang web [22], [23], [24], [26] đã giới thiệu các bài
TNTH ảo, theo đó, bất cứ truy cập vào các web site đó đều thao tác được với các
bài TNTH đã được chuẩn bị sẵn. Đó là các chương trình mô phỏng được viết bằng
ngôn ngữ lập trình Java và tồn tại trên trang web dưới dạng Java Applet. Ví dụ như
trong lĩnh vực Kỹ thuật điện tử, thí nghiệm thiết kế mạch điện logic cũng được xây
dựng.
1.1.2. Tại Việt Nam
Tại Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu liên quan tới TNTH ảo, như:
- Công trình “Thí nghiệm ảo và thí nghiệm hóa học” do PGS.TS Nguyễn
Đức Chuy, khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội và các cộng sự xây
dựng [12, Tr.55]. Để có các phần mềm này, ban đầu, tác giả sử dụng camera ghi
hình các thí nghiệm hóa học thực (được thể hiện theo kịch bản và biểu diễn bởi các
chuyên gia thí nghiệm) và chuyển đổi tín hiệu video thành các file movie chạy được

21


22

trên máy tính. Sau đó xây dựng phần mềm nhằm thao tác thuận lợi với các file
movie trên. Một số thí nghiệm hóa học trong đĩa CD có thể kể tới như: Cấu tạo
nguyên tử; hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học [12, Tr.56]…Tuy nhiên, một
số cơ sở đầy đủ về lý luận và thực tiễn cho thí nghiệm ảo đã không được nhóm tác
giả đề cập trong nghiên cứu này.
- Công trình “Nghiên cứu khoa học và phát triển Công nghệ thông tin và
truyền thông”, đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước KC-01-14 do PGS.TS Vũ
Trọng Rỹ và các cộng sự tại Viện chiến lược và Chương trình giáo dục kết hợp với

các chuyên gia tin học của viện CNTT thuộc trường Đại học Quốc gia Hà Nội hợp
tác xây dựng đã tiến hành xây dựng thành công phần mềm gồm 20 thí nghiệm ảo
phục vụ cho dạy các môn Vật lý 8, 9; Hóa học 9; Sinh học 8, 9. Các bài thí nghiệm
được thể hiện bởi nhiều cảnh khác nhau được chuẩn bị trước mô tả những trạng thái
khác nhau của đối tượng và có thể chuyển từ cảnh này sang cảnh khác một cách
tuần tự. Định nghĩa về thí nghiệm ảo, các tác giả cho rằng “Thí nghiệm ảo là một
loại sản phẩm đa phương tiện (multimedia), một loại phần mềm dạy học mô phỏng
thí nghiệm về hiện tượng, quá trình vật lý, hóa học, sinh học,…nào đó xảy ra trong
tự nhiên hoặc trong phòng thí nghiệm, được tạo ra bởi sự tích hợp các dữ liệu dạng
số trên máy tính, có khả năng tương tác với người dùng và giao diện thân thiện với
người dùng [17, Tr.20]. Định nghĩa này chưa thực sự khái quát, hơn nữa cơ sở lí
luận và thực tiễn cho việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo cũng chưa được đề
cập một cách sâu sắc.
- Trong số rất nhiều tài liệu đề cập tới công nghệ thực tại ảo ứng dụng trong
dạy học phải kể đến đó là “Ứng dụng Công nghệ thông tin trong tổ chức hoạt động
nhận thức vật lý tích cực, tự chủ và sáng tạo”[16]. Trong cuốn sách này, tác giả
Phạm Xuân Quế đã trình bày và phân tích một trong những PTDH số mới hỗ trợ các
thí nghiệm vật lý cụ thể là thí nghiệm về các chuyển động cơ học đó là phần mềm
phân tích băng hình [16, Tr.33]. Và tương ứng với phần mềm này ta có phương
pháp phân tích các băng ghi hình. Phương pháp này hiện đang được sử dụng nhiều
trong các trường học ở các nước phát triển như Mĩ, Đức, Pháp…Trong phương

22


23

pháp này để tạo điều kiện có thể nghiên cứu kĩ và chính xác các quá trình vật lý,
trước hết các quá trình vật lý thật này (ví dụ như chuyển động ném xiên) được ghi
vào băng hình nhờ một máy videocamera có gắn thêm một thước đo tọa độ và một

đồng hồ đo thời gian. Sau đó, hình ảnh trong băng ghi hình được quay lại trên tivi
hay chiếu lại trên màn ảnh to. Nhờ chức năng có thể quay hình chuyển động chậm
lại và làm hình đứng im lại của máy (chức năng stand by) cho phép ta quan sát cẩn
thận quá trình vật lý thực và xác định chính xác từng cặp giá trị của tọa độ và thời
điểm tương ứng của vật. Hơn nữa, nhờ chức năng quay lại của băng ghi hình của
máy, ta có thể quan sát quá trình vật lý đang nghiên cứu nhiều lần với các mục đích
khác nhau. Các tín hiệu về quá trình vật lý này ở dạng tương tự (analog) phải
chuyển thành tín hiệu dạng số (digital) để có thể xử lí các dữ liệu trên máy vi tính.
Quá trình này được gọi là quá trình số hóa và được tiến hành nhờ một Card số
(Digital board) được cài đặt trong máy vi tính. Phần mềm phân tích băng ghi hình
(được cài đặt trong máy vi tính) sẽ giúp việc đọc các tín hiệu đã được số hóa (đã lưu
trong đĩa mềm hay ổ cứng), hiện thị lại quá trình vật lý trên màn hình, thu thập, xử
lí các dữ liệu (lập bảng, vẽ đồ thị các mối quan hệ của các đại lượng, tiến hành các
tính toán khác …)[16, Tr.34].Tuy nhiên, trong tài liệu này, tác giả không đi sâu vào
nghiên cứu phương pháp phân tích băng ghi hình như một hướng tiếp cận trong ứng
dụng công nghệ thực tại ảo và dạy học vật lý phổ thông mà cụ thể ở đây là thí
nghiệm mô phỏng các chuyển động cơ học.
- Nghiên cứu, ứng dụng hệ thống hiện thực ảo trên nền tảng của kỹ thuật ảo
đã và đang được phát triển ứng dụng rộng rãi trên khắp thế giới và trong rất nhiều
lĩnh vực khác nhau.Ở Việt Nam các nhà khoa học và kỹ thuật đã bước đầu ứng
dụng thử nghiệm kỹ thuật thực hiện ảo trong một số lĩnh vực như: nghiên cứu – thử
nghiệm rô bốt công nghiệp; nghiên cứu thử nghiệm máy và cơ cấu; huấn luyện và
tập lái máy bay, tàu thủy, ô tô…Nhiều trường dạy lái xe ở Việt Nam cũng đã trang
bị cabin điện tử cho học viên thực tập. Một số ứng dụng cụ thể phải kể đến như:
+ Trong chế tạo khuôn dập vỏ ô tô: Với mong muốn đóng góp vào việc thực
hiện chủ trương nâng cao tỷ lệ nội địa hóa của ngành chế tạo ô tô trong nước, lần

23

24

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 khăn đối
với ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo ô tô. Sở 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.
+ Đặc biệt với sự ra đời của chương trình đào tạo TOPICA: là chương trình
đào tạo cử nhân trực tuyến do Viện ĐH Mở chủ trì; cùng với tập đoàn Microsoft,
Tập đoàn Qualcomm, Tập đoàn Hewlett-Packard (HP), ĐH Bách Khoa HN, và Tổ
chức Phát triển Quốc tế Hoa Kỳ (USAID) tham gia phát triển và tài trợ. TOPICA là
chương trình đầu tiên tại Việt Nam xây dựng khuôn viên trên môi trường trực tuyến
3D. Khuôn viên ba chiều của TOPICA là một tòa nhà tám tầng nằm giữa một công
viên nhỏ. Tầng một của tòa nhà là sảnh lớn – nơi học viên có thể tham gia và học
thử, cùng hội trường, một phòng giới thiệu chương trình TOPIC64 và Vườn ươm
doanh nghiệp CRC-TOPIC.

24