Ứng dụng công nghệ mô phỏng vào dạy học môn PLC nghề điện công nghiệp tại trường Cao đẳng nghề cơ điện và công nghệ thực phẩm Hà Nội

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

LƯƠNG THỊ HẠNH

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG VÀO DẠY HỌC
MÔN PLC NGHỀ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TẠI TRƯỜNG
CAO ĐẲNG NGHỀ CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG NGHỆ THỰC
PHẨM HÀ NỘI

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT
CHUYÊN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ HUY TÙNG

HÀ NỘI – 2013


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung luận văn và sản phẩm của luận văn mà tôi viết ra
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 cho 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 ngồi và cho đến nay
chưa hề được cơng bố trên bất kỳ phương tiện thơng tin nào.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về pháp lý những gì mà tơi đã cam đoan trên
đây.

Hà Nội, tháng 5 năm 2013
Tác giả luận văn

Lương Thị Hạnh

1


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới Thầy giáo Tiến sỹ
Lê Huy Tùng, người đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các thầy giáo, các cô giáo Viện Sư phạm kỹ
thuật- trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Tác giả cũng gửi lời cảm ơn đến các cán
bộ Viện đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tham gia quản
lý, giảng dạy và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu; Ban
Giám hiệu Trường Cao đẳng nghề Cơ điện và Công nghệ thực phẩm Hà Nội, các
đồng nghiệp và các em học sinh khoa Điện - Điện tử - Tin học trường Cao đẳng
nghề Cơ điện và Công nghệ thực phẩm Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ
tác giả trong quá trình thực nghiệm sư phạm tại trường.
Trong quá trình nghiên cứu, mặc dù rất cố gắng nhưng luận văn khơng tránh
khỏi thiếu sót, vì vậy tác giả rất mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý để đề tài được
hồn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Tác giả luận văn

Lương Thị Hạnh

2

MỤC LỤC
Trang phụ bìa……………………………………………………………………
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................
MỤC LỤC ..............................................................................................................
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ ......................................................
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG ..................................................................

1
2
3
5
6
7

1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................................................................................... 7
1.1.1. Xuất phát từ yêu cầu của xã hội đối với đào tạo nghề. ............................... 7
1.1.2. Định hướng của bộ giáo dục và đào tạo về đổi mới phương pháp dạy học. 7
1.1.3. Xuất phát từ việc ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học diễn ra phổ
biến và sâu rộng trong các ngành, trong đó có ngành giáo dục trong giai đoạn
hiện nay ...................................................................................................................... 8
1.1.4. Xuất phát từ nhu cầu giảng dạy môn chuyên môn nghề của nghề điện công
nghiệp tại trường Cao đẳng nghề Cơ điện và Công nghệ thực phẩm Hà Nội..... 9
1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.................................................................................. 10
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU....................................................... 10
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................... 10
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 10
1.4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC ................................................................................. 10

1.5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU.................................................................................. 11
1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................... 11
1.7. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN VĂN ................................................... 11

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG VÀ THỰC
TRẠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG VÀO DẠY HỌC Ở MỘT
SỐ TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TRONG ĐỊA BÀN HÀ NỘI ................. 13
2.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN .......................................................................... 13
2.1.1. Phương pháp dạy học (Teaching method) .................................................. 13
2.1.2. Quy trình (Process) ....................................................................................... 14
2.1.3. Thiết kế (Design) ........................................................................................... 14
2.1.4. Quy trình thiết kế bài giảng ........................................................................ 14
2.1.5. Mô phỏng (Simulation)................................................................................. 15
2.1.6. Công nghệ (Technology)............................................................................... 16
2.1.7. Công nghệ mô phỏng (Simulation technology) .......................................... 16
2.2. ĐẶC TRƯNG CỦA CƠNG NGHỆ MƠ PHỎNG ................................................ 17
2.2.1. Tính chất của mơ phỏng ............................................................................... 17
2.2.2. Các thiết bị và phần mềm dùng trong mô phỏng....................................... 19
2.2.3. Cấu trúc của phương pháp mô phỏng ........................................................ 20
2.2.4. Mơ hình và mơ hình mơ phỏng .................................................................... 21
2.2.5. Áp dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học ............................................. 26
2.2.6. Những yêu cầu đặt ra khi áp dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học . 29
2.2.7. Mục đích áp dụng cơng nghệ mơ phỏng trong dạy học............................. 31
2.2.8. Tình hình nghiên cứu và áp dụng mơ phỏng trong dạy học .................... 34
2.2.9. Những ưu việt và hạn chế của công nghệ mô phỏng ................................. 38

3


2.3. THỰC TRẠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG VÀO DẠY HỌC TẠI

MỘT SỐ TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TRONG ĐỊA BÀN HÀ NỘI ................... 39
2.3.1. Đặc điểm của học sinh học nghề .................................................................. 39
2.3.2. Việc vận dụng các phương pháp giảng dạy ở một số trường Cao đẳng
nghề. ......................................................................................................................... 40

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG VÀO XÂY DỰNG
BÀI GIẢNG MÔN PLC NGHỀ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TẠI TRƯỜNG... 43
CAO ĐẲNG NGHỀ CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HÀ NỘI. 43

3.1 HIỆN TRẠNG DẠY VÀ HỌC TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠ ĐIỆN VÀ
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HÀ NỘI. ...................................................................... 43
3.1.1. Hiện trạng dạy các mơn học nói chung ....................................................... 43
3.1.2. Hiện trạng dạy học môn PLC ...................................................................... 43
3.2. NGUN TẮC THIẾT KẾ BÀI GIẢNG CĨ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ MÔ
PHỎNG ......................................................................................................................... 44
3.2.1. Những yêu cầu chung ................................................................................... 44
3.2.2. Nguyên tắc thiết kế ....................................................................................... 46
3.3. QUY TRÌNH THIẾT KẾ BÀI GIẢNG MƠN PLC NGHỀ ĐIỆN CƠNG NGHỆP
CĨ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG ............................................................ 48
3.3.1. Những điều kiện cần để thiết kế bài giảng có ứng dụng cơng nghệ mơ
phỏng ........................................................................................................................ 48
3.3.2. Quy trình thiết kế.......................................................................................... 51
3.4. PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC PLC............................................... 63
3.4.1. Đặc điểm mơn học PLC của nghề Điện cơng nghiệp ............................... 63
3.4.2. Phân tích nội dung môn học PLC................................................................ 65
3.5. XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI GIẢNG MÔN PLC NGHỀ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
VỚI SỰ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG .................................................... 65
3.5.1. Giáo án thứ nhất: Điều khiển tín hiệu đèn giao thơng .............................. 65
3.5.2. Giáo án thứ hai: Đếm sản phẩm .................................................................. 70
4.1. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................... 75

4.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .................................................................. 75
4.1.2. Đối tượng và cơ sở thực nghiệm .................................................................. 75
4.2. CHUẨN BỊ CÁC ĐIỀU KIỆN THỰC NGHIỆM ................................................. 76
4.2.1. Chương trình, lớp và giáo viên tham gia thực nghiệm.............................. 76
4.2.2. Cơ sở vật chất và phương tiện dạy học ....................................................... 76
4.3. NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH THỰC NGHIỆM ................................................ 77
4.3.1. Chọn và thiết kế bài dạy ............................................................................... 77
4.3.2. Tiến trình thực nghiệm................................................................................. 77
4.4. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ............................................................ 78
4.4.1. Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm ............................................. 78
4.4.2. Kết quả thực nghiệm thông qua các bài kiểm tra ...................................... 79
4.4.3. Đánh giá định tính ........................................................................................ 80
4.4.4. Đánh giá định lượng ..................................................................................... 80
4.5. LẤY Ý KIẾN CHUYÊN GIA ............................................................................... 83

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................ 86

4


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CĐN

Cao đẳng nghề

MP

Mô phỏng

ĐCN

Điện công nghiệp

DH

Dạy học

TN

Thực nghiệm

ĐC

Đối chứng

K50A-N1

Khóa 50 lớp A – nhóm 1

K50A-N2

Khóa 50 lớp A – nhóm 2

K50B-N1

Khóa 50 lớp B – nhóm 1

K50B-N2

Khóa 50 lớp B – nhóm 2

K42A

Khóa 42 lớp A

K42B

Khóa 42 lớp B

I/O (Input/Output)

Vào/Ra

PLC (Programmable Logic Control)

Điều khiển logic khả trình

PT

Phương tiện

PTDH

Phương tiện dạy học

MH

Mơ hình

PPMP

Phương pháp mơ phỏng

STT

Số thứ tự

HS

Học sinh

5


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ
I. Các bảng biểu
Tên bảng biểu

STT

Trang

1

Bảng 4.1. Đối tượng và cơ sở thực nghiệm

75

2

Bảng 4.2. Bảng thống kê điểm của học sinh trong bài kiểm tra thứ nhất

79

3

Bảng 4.3. Bảng thống kê điểm của học sinh trong bài kiểm tra thứ hai

80

4

Bảng 4.4. Bảng thống kê kết quả các bài kiểm tra của học sinh

81

5

Bảng 4.5. Bảng thống kê tỉ lệ phần trăm kết quả bài kiểm tra của HS

81

6

Bảng 4.6. Đối tượng thực hiện lấy ý kiến chuyên gia

84

II. Các hình vẽ
Tên hình vẽ

STT

Trang

1

Hình 2.1. Cơng nghệ mơ phỏng

18

2

Hình 2.2. Q trình mơ phỏng

20

3

Hình 2.3. Phân loại mơ hình

23

4

Hình 3.1. Quy trình xây dựng bài giảng theo cơng nghệ mơ phỏng

55

5

Hình 3.2.Quy trình xây dựng bài giảng điện tử với phần mềm Front Page

58

6

Hình 3.3. Quy trình xây dựng các mơ phỏng với phần mềm WinCC 6.0

62

7

Hình 3.4. Giao diện mơ phỏng điều khiển tín hiệu đèn giao thơng

70

8

Hình 3.5. Giao diện mơ phỏng đếm sản phẩm

74

9

Hình 4.1. Biểu đồ tỉ lệ phần trăm kết quả bài kiểm tra lớp ĐCN K50A-

82

N2 và ĐCN K50A-N1

10

Hình 4.2. Biểu đồ tỉ lệ phần trăm kết quả bài kiểm tra lớp ĐCN K50B -

83

N2 và ĐCN K50B-N1
11

Hình 4.3: Biểu đồ tỉ lệ phần trăm kết quả bài kiểm tra các lớp thực
nghiệm và đối chứng

6

83


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
1.1.1. Xuất phát từ yêu cầu của xã hội đối với đào tạo nghề.
Chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2011 - 2020 xác định rõ mục tiêu
chiến lược của giáo dục Việt Nam là tập trung nâng cao chất lượng toàn diện, phát
triển nhanh nguồn nhân lực, nhất là nguồn nhân lực chất lượng cao, tạo lợi thế cạnh
tranh trong bối cảnh hội nhập quốc tế; nhấn mạnh đến việc “dạy người”, đồng thời
với “dạy chữ” và dạy nghề…; xác định nhiều giải pháp quan trọng về đổi mới quản
lý giáo dục; phát triển nhân lực ngành giáo dục; tiếp tục đổi mới nội dung chương
trình, phương pháp dạy học và đánh giá chất lượng giáo dục; nhà nước và xã hội
tăng cường đầu tư cho giáo dục, gắn giáo dục - đào tạo với nghiên cứu khoa học và
triển khai công nghệ; đẩy mạnh hội nhập quốc tế về giáo dục - đào tạo [4]
Trong những năm qua, nền kinh tế nước ta đã đạt tốc độ tăng trưởng cao, cơ

cấu kinh tế có bước chuyển dịch mạnh mẽ. Q trình cơng nghiệp hố - Hiện đại
hóa và hội nhập kinh tế quốc tế ở nước ta yêu cầu phải đáp ứng đủ số lượng lao
động kỹ thuật chất lượng cao cho các ngành kinh tế, nhất là các ngành công nghiệp
mũi nhọn, công nghệ cao như : Tin học, tự động hóa, điện, cơ điện tử, chế biến xuất
khẩu v.v... và đòi hỏi lao động phải được qua đào tạo, có như vậy các doanh nghiệp
mới đủ sức cạnh tranh trên thị trường trong nước và quốc tế.
Để đáp ứng được yêu cầu đó, hệ thống đào tạo kỹ thuật thực hành phải thường
xuyên bổ sung, cập nhật, hồn thiện các chương trình dạy nghề hoặc xây dựng các
chương trình dạy nghề mới; nâng cao chất lượng đội ngũ giáo viên, cán bộ quản lý;
đầu tư, đổi mới trang thiết bị giảng dạy và đặc biệt chú trọng đổi mới phương pháp
giảng dạy để đào tạo đội ngũ nhân lực kỹ thuật có tay nghề cao trực tiếp làm việc
với kỹ thuật, công nghệ mới.
1.1.2. Định hướng của bộ giáo dục và đào tạo về đổi mới phương pháp dạy
học.

7


Ban Chấp hành Trung ương nhất trí thơng qua Nghị quyết "Phát triển khoa học và
công nghệ phục vụ sự nghiệp cơng nghiệp hố, hiện đại hố trong điều kiện kinh tế
thị trường, định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế". Đối với Đề án "Đổi
mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đáp ứng u cầu cơng nghiệp hố, hiện
đại hố trong điều kiện kinh tế thị trường, định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập
quốc tế" [3].
Tin học hóa q trình dạy học là quan điểm đúng đắn và cần thiết trong bối cảnh
đất nước đang từng bước bước vào xã hội thông tin, xã hội học tập. Việc ứng dụng
công nghệ thơng tin vào dạy học ở các trường nghề cịn ít và mang tính tự phát do
vậy tin học hóa quá trình dạy học, nhất là dạy nghề ở các trường nghề, các cơ sở
đào tạo nghề có ý nghĩa quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học [1].
1.1.3. Xuất phát từ việc ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học diễn ra

phổ biến và sâu rộng trong các ngành, trong đó có ngành giáo dục trong giai
đoạn hiện nay
Chỉ thị 58-CT/TW của Bộ Chính Trị ngày 17 tháng 10 năm 2000 về việc đẩy
mạnh ứng dụng công nghệ thông tin phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại
hóa đã chỉ rõ trọng tâm của ngành giáo dục là đào tạo nguồn nhân lực về công nghệ
thông tin và đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác giáo dục và đào
tạo.
Công nghệ phần mềm phát triển mạnh, trong đó các phần mềm giáo dục cũng
đạt được những thành tựu đáng kể. Máy tính, cơng cụ dạy học hiện đại, mơ hình
học cụ đã hỗ trợ đắc lực cho quá trình dạy học, biến những vấn đề trừu tượng, khó
hiểu trở thành đơn giản nhờ việc mô phỏng trực quan sinh động. Nhờ ứng dụng
công nghệ mô phỏng mà bản chất của vấn đề được lột tả rõ ràng, trực quan như: các
phương trình tốn học, vật lý học, ngun lý hoạt động của các mạch điện, của các
chuyển động cơ học, quá trình sản xuất….

8


Ứng dụng cơng nghệ mơ phỏng trong q trình dạy học không chỉ mang hiệu
quả về mặt sư phạm là đổi mới phương pháp dạy học mà nó cịn có ý nghĩa về mặt
kinh tế khi đất nước ta còn nghèo, đầu tư cho giáo dục còn hạn chế. Sử dụng công
nghệ thông tin, công nghệ mô phỏng trong quá trình dạy học sẽ làm giảm chi phí
mua sắm vật tư, thiết bị thường xuyên mà cũng là con đường ngắn nhất để tiếp cận
tri thức mới [2].
1.1.4. Xuất phát từ nhu cầu giảng dạy môn chuyên môn nghề của nghề điện
công nghiệp tại trường Cao đẳng nghề Cơ điện và Công nghệ thực phẩm Hà
Nội.
Trường Cao đẳng nghề Cơ điện và Công nghệ thực phẩm Hà Nội trực thuộc
Bộ nơng nghiệp & phát triển nơng thơn có nhiệm vụ chính là đào tạo nghề cho mọi
đối tượng trong cả nước, đặc biệt là khu vực phía nam Hà Nội. Trường cũng có bề

dày trong cơng tác đào tạo nghề, với những giáo viên có tay nghề cao nhưng chủ
yếu các thầy, cô đang giảng dạy theo phương pháp truyền thống, ít ứng dụng cơng
nghệ thơng tin, cơng nghệ mơ phỏng trong thiết kế bài giảng.
Nghề điện công nghiệp là một trong những nghề truyền thống của trường,
nghề trang bị cho người học những kiến thức, kỹ năng vận hành, sửa chữa khắc
phục sự cố của các hệ thống điện, các dây truyền tự động hóa trong các nhà máy, xí
nghiệp, các đơn vị sản xuất. Mơn PLC là mơn học chun mơn nghề bắt buộc, nó
cung cấp cho người học kỹ năng lập trình, kỹ năng điều khiển các hệ thống tự động
hóa, các dây truyền sản xuất cơng nghiệp hiện đại. Mơn học u cầu người học phải
có tư duy trừu tượng, tư duy tổng hợp cao, phải có cái nhìn tổng qt, gắn kết giữa
cơ cấu điều khiển với cơ cấu chấp hành.
Do vậy việc ứng dụng công nghệ mô phỏng vào việc thiết kế bài giảng mơn
học PLC nói riêng và các mơn học có tính chất tư duy trừu tượng nói chung là cơng
việc thực sự mang lại hiệu quả cho sự tiếp thu bài giảng, lĩnh hội tri thức cho người
học, biến những vấn đề khó hiểu trở nên đơn giản, trực quan sinh động. Muốn làm
được như vậy chúng ta cần phải xây dựng những quy trình cụ thể cho những mơn

9


học khác nhau trong việc xây dựng bài giảng có sự hỗ trợ của cơng nghệ mơ phỏng.
Có được như vậy chúng ta mới thực sự phát huy được tính hiệu quả của việc ứng
dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học. Đây cũng chính là mục tiêu nâng cao
chất lượng đào tạo của nhà trường trong giai đoạn mới.
Do vậy tác giả đã chọn vấn đề: “Ứng dụng công nghệ mô phỏng vào dạy
học môn PLC nghề điện công nghiệp tại trường Cao đẳng nghề Cơ điện và
Công nghệ thực phẩm Hà Nội” làm đề tài nghiên cứu của luận văn.
1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Nhằm xây dựng quy trình thiết kế bài giảng có sự hỗ trợ của cơng nghệ mô
phỏng cho môn học PLC nghề điện công nghiệp.

Vận dụng được vào thực tiễn giảng dạy tại đơn vị công tác hoặc các trường,
các cơ sở đào tạo nghề trong nước, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục, chất
lượng đào tạo.
Mở ra hướng để phát triển (nghiên cứu sinh).
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Quy trình thiết kế bài giảng mơn học PLC nghề điện công nghiệp tại các cơ
sở đào tạo nghề với sự ứng dụng công nghệ mô phỏng.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn những vấn đề sau:
Việc thiết kế bài giảng thực nghiệm có ứng dụng cơng nghệ mơ phỏng được
giới hạn trong môn học PLC nghề điện công nghiệp.
Tổ chức thực nghiệm sư phạm được tiến hành với các lớp cao đẳng nghề của
nghề điện công nghiệp tại trường trường Cao đẳng nghề Cơ điện và Công nghệ thực
phẩm Hà Nội và trường Cao đẳng nghề Thủy Lợi
1.4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

10


Nếu bài giảng môn học PLC nghề điện công nghiệp tại trường Cao đẳng
nghề Cơ điện và Công nghệ thực phẩm Hà Nội được thiết kế có ứng dụng cơng
nghệ mơ phỏng theo quy trình hợp lý sẽ góp phần rút ngắn được thời gian đào tạo
và nâng cao được chất lượng dạy học.
1.5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Đề tài có các nhiệm vụ sau:
Nghiên cứu cơ sở lý luận có liên quan đến công nghệ mô phỏng và ứng dụng
vào việc thiết kế bài giảng.
Phân tích, đánh giá thực trạng về việc thiết kế bài giảng môn học PLC nghề
điện công nghiệp trong địa bàn Hà Nội.

Nghiên cứu xây dựng quy trình thiết kế bài giảng có ứng dụng cơng nghệ mô
phỏng trong dạy học môn PLC nghề điện công nghiệp.
Xây dựng một số bài giảng môn học PLC nghề điện cơng nghiệp có ứng
dụng cơng nghệ mơ phỏng theo quy trình đã thiết kế.
Thực nghiệm sư phạm bài giảng đã thiết kế.
Lấy ý kiến chuyên gia về quy trình thiết kế bài giảng có ứng dụng cơng nghệ
mơ phỏng.
1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp nghiên cứu lý luận: Thu thập các tài liệu, phân tích đánh giá,
tổng hợp thơng tin liên quan để xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài.
Phương pháp khảo sát: Khảo sát các cơ sở dạy nghề để lấy ý kiến về thực
trạng dạy học môn học PLC nghề điện công nghiệp trong địa bàn Hà Nội.
Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Để đánh giá thống kê, kiểm chứng kết
quả nghiên cứu và giả thuyết khoa học của đề tài.
1.7. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN VĂN

11


Về mặt lý luận:
Luận văn đã tổng hợp lý luận về công nghệ mô phỏng và vận dụng trong
thiết kế bài giảng mơn học PLC.
Đã xác định tính chất đặc thù của dạy học môn học PLC nghề điện công
nghiệp có ứng dụng cơng nghệ mơ phỏng.
Xây dựng được bộ quy trình thiết kế bài giảng có ứng dụng cơng nghệ mô
phỏng với các phần mềm Simatic Step 7, WinCC cho môn học PLC nghề điện
công nghiệp.
Về mặt thực tiễn:
Đề tài đã xây dựng một số bài giảng môn học PLC nghề điện cơng nghiệp có
ứng dụng cơng nghệ mơ phỏng phù hợp với mục tiêu, nội dung đào tạo và trình độ

người học.
Thơng qua kết quả thực nghiệm đã khẳng định được vai trò của bài giảng xây
dựng trên cơ sở ứng dụng công nghệ mô phỏng trong việc nâng cao chất lượng dạy
học và rút ngắn thời gian đào tạo.

12


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG VÀ THỰC
TRẠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG VÀO DẠY HỌC Ở MỘT
SỐ TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TRONG ĐỊA BÀN HÀ NỘI
2.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
2.1.1. Phương pháp dạy học (Teaching method)
Có thể hiểu phương pháp dạy học là tổ hợp cách thức hoạt động, tương tác
giữa thầy và trị trong q trình dạy học nhằm đạt mục đích dạy học. Phương pháp
dạy học là một trong những yếu tố quan trọng nhất của quá trình dạy học
Phương pháp dạy học là một hệ thống những hành động có mục đích của
người thầy nhằm tổ chức hoạt động của nhận thức và thực hành của học sinh, đảm
bảo học sinh lĩnh hội nội dung học vấn.
Phương pháp dạy học là một yếu tố quan trọng nhất trong quá trình học.
Phương pháp dạy học thực chất là phương thức làm việc qua lại giữa người thầy và
học sinh trong q trình dạy học, thơng qua đó học sinh chủ động tiếp thu kiến thức,
kỹ năng, kỹ xảo, hình thành thế giới quan và nhân cách của mình nhằm đạt mục
đích của q trình dạy học.
Vậy phương pháp dạy học là tổ hợp cách thức hoạt động của thầy và trị,
trong đó người thầy sử dụng các phương pháp thích hợp nhằm tạo ra ở học trị
sự hứng thú, tự giác, tích cực, chủ động chiếm lĩnh tri thức để đạt mục tiêu đề ra
trong dạy học.
Phương pháp dạy học là sự thể hiện logic khoa học và logic sư phạm, là sự
kết hợp của phương pháp khoa học và phương pháp sư phạm.

Mối quan hệ mục đích - nội dung - phương pháp có tính quy luật, chi phối
lẫn nhau, chi phối sự phát triển của quá trình dạy học.
Công nghệ dạy học hiện đại được thể hiện thơng qua phương pháp dạy học
tích cực hóa tư duy người học, thông qua các phương tiện kỹ thuật phục vụ cho quá

13


trình dạy học và mơi trường học tập, các yếu tố này tạo nên những điều kiện và cách
thức khác nhau của q trình dạy học nhằm hồn thiện hóa quá trình dạy học. Như
vậy, phương pháp và phương tiện dạy học là các yếu tố của quá trình dạy học nhằm
xúc tác trong quá trình dạy học giúp học sinh hứng thú hơn trong quá trình học tập,
hiểu sâu sắc vấn đề bài học, rút ngắn thời gian đào tạo đó chính là cơng nghệ dạy
học.
2.1.2. Quy trình (Process)
Theo từ điển tiếng Việt, quy trình có nghĩa là trình tự các bước phải tuân
theo khi tiến hành công việc nào đó.
Quy trình thường được xây dựng cụ thể cho từng công việc, từng thao tác cụ
thể trong sản xuất, trong cơng nghệ.
Ví dụ như quy trình sửa chữa thiết bị điện, trong quy trình này bao gồm các
bước cơ bản bắt buộc người công nhân sửa chữa thiết bị điện phải tuân theo một
cách nghiêm ngặt, nếu không sẽ xảy ra mất an tồn cho chính người sửa chữa, hư
hỏng thiết bị, chất lượng sửa chữa không đảm bảo yêu cầu…
Trong dạy học cũng vậy, muốn quá trình dạy học được nâng cao chất lượng
và hiệu quả, cũng cần phải có một quy trình cụ thể chi tiết bắt buộc để cho người
dạy và người học, những nhân tố khác có liên quan đến q trình dạy học tn theo.
Ví dụ, nếu khơng chuẩn bị bài trước khi lên lớp, chuẩn bị các điều kiện,
phương tiện kỹ thuật, cơ sở vật chất khơng tốt thì bài giảng đó khơng có chất lượng
được, tiết giảng đó cũng khơng thể thành công được…
2.1.3. Thiết kế (Design)

Theo từ điển tiếng Việt, thiết kế là sắp đặt cách thức làm việc, đưa ra đề án
xây dựng cơng trình. Như vậy thiết kế là lập tài liệu kỹ thuật tồn bộ để có thể theo
đó mà tiến hành xây dựng cơng trình, sản phẩm.
2.1.4. Quy trình thiết kế bài giảng

14


Quy trình thiết kế bài giảng được thể hiện bằng trật tự các bước cần thực
hiện có tính bắt buộc nhất thiết phải tuân theo của người thầy để chuẩn bị bài trước
khi lên lớp. Cơng việc có tính thống nhất cao, có logic trong một bài dạy, người
thầy khơng thể tự ý thay đổi được.
Vậy quy trình thiết kế bài giảng là thứ tự các bước cần thực hiện mà
người thầy phải tuân theo để thiết kế bài giảng trước khi lên lớp cho giờ giảng
của mình.
2.1.5. Mơ phỏng (Simulation)
Ứng dụng kỹ thuật mô phỏng trong dạy học tạo nên một phương pháp
dạy học hiện đại, đó là việc dạy về các khía cạnh khác nhau của thế giới bằng
việc bắt chước hoặc sao chép nó. Sinh viên khơng những hình thành động cơ học
tập từ việc mơ phỏng mà còn học bằng cách tương tác với chúng theo cách tương tự
mà họ sẽ tương tác trong các tình huống thực tế [9]. Trong h ầ u h ế t các trường
hợp, mơ phỏng thường được đơn giản hóa thực tế bằng cách bỏ qua hoặc thay đổi
một vài chi tiết. Trong thế giới đã được đơn giản hóa, sinh viên giải quyết các
vấn đề, học các khái niệm, quy trình, và hiểu được bản chất của hiện tượng cũng
như việc điều khiển chúng, hoặc qua đó học cách xử lý trong các tình huống khác
nhau.
Mơ phỏng được phân ra 4 loại [ 11]. Mô phỏng kinh nghiệm (experiencing
simulations) được sử dụng để thiết lập nhận thức hoặc giai đoạn học hiệu quả
cho học trong tương lai.
Mô phỏng khai báo (informing simulations) được sử dụng để truyền thông

tin tới sinh viên. Tuy nhiên, việc mô phỏng này chỉ hiệu quả khi có sự trợ giúp của
giáo viên. Mơ phỏng khai báo sẽ hợp lý hơn khi kèm với môi trường hỗ trợ,
chẳng hạn như lớp học hoặc phịng thí nghiệm.
Mô phỏng củng cố (reinforcing simulation) sử dụng cho các đối tượng
học đặc biệt. Định dạng thông thường của mô phỏng củng cố là rèn luyện và luyện
tập. Một loạt các bài tập được tạo ra hoặc lưu trữ được đưa ra để các sinh viên thực

15


hiện.
Mơ phỏng này có thể được thiết kế để điều chỉnh mức độ kiến thức của sinh
viên và theo dõi quá trình h ọc tập của sinh viên.
Các phương pháp mô phỏng hiện đại ngày nay đều dựa trên máy tính thơng
qua phần mềm mơ phỏng. Các phương pháp mơ phỏng được sử dụng chính hiện
nay là: Mơ phỏng nhân quả (sequential causal simulation) và mô phỏng vật lý hay
mô phỏng phi nhân quả (physical, non-causal simulation) [5]. Hai phương pháp mô
phỏng này thể hiện hai hướng tiếp cận khác nhau đối với mơ hình hóa hệ thống và
cũng thể hiện xu hướng phát triển của mơ hình hóa, mơ phỏng trong thực tế và
trong dạy học.
2.1.6. Công nghệ (Technology)
Theo từ điển tiếng Việt, công nghệ là phương thức và quy trình áp dụng
thành tựu khoa học và cuộc sống xã hội. Công nghệ là cách thức, biện pháp kỹ thuật
áp dụng trong khai thác, gia công, chế biến nguyên vật liệu để tạo thành các sản
phẩm công nghiệp.
Trong phạm vi luận văn này, công nghệ được hiểu là một hệ thống phương
tiện, phương pháp và kỹ năng nhằm vận dụng quy luật khách quan, tác động vào
một đối tượng nào đó đạt một thành quả xác định cho con người
Như vậy, dạy học cũng là một công nghệ, công nghệ dạy học là một hệ thống
phương tiện, phương pháp và kỹ năng. Nhằm vận dụng quy luật khách quan tác

động vào người học, hình thành một nhân cách xác định.
Vận dụng các phương tiện dạy học hiện đại, công nghệ thơng tin và truyền
thơng vào q trình dạy học nhằm tạo nên một công nghệ dạy học hiện đại.
2.1.7. Công nghệ mô phỏng (Simulation technology)
Công nghệ mô phỏng là một hệ thống phương tiện, phương pháp và kỹ năng
để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trên mơ hình của đối tượng khảo sát.

16


Cơng nghệ mơ phỏng nhằm xây dựng các mơ hình trên cơ sở mục tiêu, yêu
cầu đặt ra ban đầu để vận hành và quan sát các hiệu ứng trong một mơi trường nhất
định, phục vụ cho mục đích nhất định của người nghiên cứu.
Trong phạm vi luận văn này, công nghệ mô phỏng được ứng dụng để xây
dựng các mơ hình tĩnh, mơ hình động cho phần kiến thức chuyên môn nghề của
nghề điện công nghiệp, mô phỏng nguyên lý hoạt động của mạch điện, của hệ
thống điều khiển và giám sát, giải thích các hiện tượng, các quá trình xảy ra dựa
trên cơ sở máy vi tính, PLC và các phần mềm hỗ trợ.
Dạy học bằng phương pháp mơ phỏng trên cơ sở các mơ hình đã được ứng
dụng rất nhiều từ các môn khoa học tự nhiên như tốn, lý, đến các mơn học thuộc
các ngành kỹ thuật như sinh vật, y học, cơ khí, cơ khí động lực… Với môn PLC
nghề điện công nghiệp, phương pháp mơ phỏng đã và đang góp phần đáng kể làm
thay đổi phương pháp giảng dạy, tích cực hóa người học, tạo ra hứng thú, tự tìm tịi
trong q trình học tập của học sinh. Bên cạnh đó các mơ hình còn giúp học sinh tạo
ấn tượng cho bài học, quan sát, thay đổi thơng số trên mơ hình mơ phỏng, đánh giá
kết quả, rút ra kết luận về sự vật, hiện tượng trong vấn đề cần nghiên cứu.
2.2. ĐẶC TRƯNG CỦA CƠNG NGHỆ MƠ PHỎNG
2.2.1. Tính chất của mơ phỏng
Cơng nghệ mơ phỏng là q trình thực hiện các thao tác từ việc nghiên cứu
đối tượng thực tế, rút ra các nhận xét, các đặc điểm riêng nổi bật đặc trưng cho đối

tượng đó và dựa vào đó có nhận biết được đối tượng ấy hoặc chỉ đối tượng ấy mới
có. Từ đó lựa chọn các phương pháp xây dựng mơ hình nghiên cứu, mơ hình mơ
phỏng để khảo sát, thực nghiệm và tìm ra kết quả .
Như vậy, một cách tổng qt ta có thể xem cơng nghệ mơ phỏng trên hình 2.1:
Để việc mơ hình hóa đạt hiệu quả, cần lưu ý một số tính chất của mơ hình như sau:
+ Tính cơng nghệ: khả thi và hiệu quả. Trong trường hợp đó chính là tính đơn
giản về hình thức, cấu trúc của mơ hình so với ngun hình. Tuy nhiên, trong khơng

17


ít trường hợp, đặc biệt với mơ hình khái niệm, thì khơng nhất thiết như vậy, mơ
hình có thể phức tạp hơn ngun hình.
Mục đích nhận thức
Đối tượng nghiên cứu
Xây dựng mơ hình

Điều chỉnh mơ hình

Kết quả thu được
trên mơ hình

Khơng đạt

So sánh với
mục tiêu đặt ra
Đạt

Kết quả, kết luận
về thực tiễn

Hình 2.1. Cơng nghệ mơ phỏng

+ Mơ hình thay thế phải phù hợp với đối tượng nghiên cứu: kết quả thu được khi
nghiên cứu trên mơ hình là kết luận được chuyển sang đối tượng nghiên cứu vì vậy
mơ hình thay thế phải phù hợp với đối tượng nghiên cứu.
+ Quan sát được và điều khiển được: đối với mơ hình thực thể đó chính là tính
trực quan của mơ hình. Đối với mơ hình khái niệm (mơ hình toán học) quan sát
được nếu trạng thái của đối tượng ở thời điểm bất kỳ có thể xác định theo nhập tố
và xuất tố tương ứng, điều khiển được nếu luôn luôn chọn được nhập tố cho phép
đưa đối tượng từ trạng thái A sang trạng thái B cho trước.
+ Tính tương tác: mơ phỏng trong dạy học ngày nay cịn địi hỏi tính tương tác
được, tương tác người – máy trong các hệ thống điều khiển, thông qua các giao diện
mơ phỏng. Nhờ đó, người học có thể tiến hành thực nghiệm bằng cách thay đổi các

18


tham số (gián đoạn hoặc liên tục), từ đó rút ra kết luận của bài học, kết luận của vấn
đề cần nghiên cứu.
Trong điều kiện hiện nay, do những đòi hỏi thực tế khác nhau như: cần rèn
luyện kỹ năng thực hành thành thục trước khi tiếp xúc với thiết bị thực: học mổ nội
soi trong ngành y, học lái thiết bị bay trong ngành hàng không, .... hoặc do giá cả
của thiết bị thực rất cao không thể trang bị cho các phòng thực hành ở các cơ sở đào
tạo nên việc xây dựng các mơ hình ảo, thí nghiệm và thực hành ảo là rất cần thiết.
Trong luận văn tác giả mới chỉ thiết kế những bài giảng, xây dựng các giao diện mô
phỏng phục vụ cho việc giảng dạy giáp mặt ngay tại lớp học, tại các phòng học thực
hành giúp trang bị cho người học những kiến thức, kỹ năng cần thiết trước khi được
tiếp xúc với thực tế.
2.2.2. Các thiết bị và phần mềm dùng trong mô phỏng
2.2.2.1.Thiết bị dùng cho mô phỏng

Như đã phân tích ở trên, luận văn này chủ yếu tập trung vào mơ phỏng trên
máy vi tính có cấu hình phù hợp, thơng thường cấu hình máy tính tối thiểu sử dụng
cho việc mơ phỏng hiện nay là máy vi tính có bộ vi xử lý Pentium IV, tốc độ
2,2GHz trở nên, RAM 512MB, Video Ram 128MB các thiết bị vào ra (bàn phím,
chuột, máy qt, màn hình, máy in, …), bộ nhớ. Các thiết bị này cịn có tên gọi
khác là phần cứng máy tính (hardware).
2.2.2.2. Phần mềm dùng trong mô phỏng
Để khởi động và thực hiện các thao tác xử lý thơng tin trên máy tính, địi hỏi
phải có các chương trình cài đặt được gọi là phần mềm (software). Phần mềm của
máy tính có nhiều loại khác nhau, thông thường chúng được chia thành các loại như
sau:
- Phần mềm hệ thống.
- Các phần mềm lập trình.
- Các phần mềm tiện ích.

19


- Các phần mềm ứng dụng: thương mại hoặc do người dùng tự tạo dựng
trong số này những phần mềm ứng dụng cho quá trình dạy học gọi là phần mềm dạy
học.
Như vậy, phần mềm dạy học được xây dựng nhằm thực hiện các chức năng:
- Trình diễn các nội dung mới của bài học thông qua mô phỏng trực quan
sinh động, kích thích tư duy người học, phát triển và ứng dụng các phương pháp
dạy học mới thông qua phương pháp dạy học tích cực.
- Người học xây dựng các mơ hình nhằm kiểm chứng lý thuyết, rèn luyện và
củng cố kỹ năng, kỹ sảo của mình.
- Kiểm tra kiến thức của người học.
Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, các phần mềm dạy học
đã và đang được viết theo dạng chuyên dùng, phục vụ cho các chuyên ngành khác

nhau, có những phần mềm mang tính tổng qt, có những phần mềm chun ngành,
tùy theo điều kiện và nội dung của môn học cụ thể mà ta lựa chọn những phần mềm
tương ứng cho phù hợp.
Nhìn chung, đặc trưng của các phần mềm dạy học thường có tính tương tác
cao để có thể tạo dựng và thao tác nhanh trong thời gian hạn chế của buổi lên lớp lý
thuyết hoặc thực hành.
Trong ngành điện – điện tử, phần mềm hiện nay được sử dụng nhiều nhất, có
thể mơ phỏng được các dạng mạch tương tự và số là Circuitmaker, Proteus,
Matlab…., các phần mền mô phỏng cho PLC: PLCSim, WinCC….
2.2.3. Cấu trúc của phương pháp mô phỏng
Cấu trúc của phương pháp mơ phỏng
Đối tượng
nghiên cứu

(1)

Mơ hình

(2)

(3)

Hình 2.2. Q trình mơ phỏng
20

Kết quả


* Q trình mơ phỏng tiến hành theo ba bước:
Bước 1: Mơ hình hóa: Từ mục đích nghiên cứu, cần xác định, lựa chọn một

số tính chất và mối quan hệ chính của đối tượng nghiên cứu đồng thời loại bỏ
những tính chất và mối quan hệ thứ yếu để xây dựng mơ hình.
Bước 2: Nghiên cứu mơ hình (tính toán thực nghiệm …) để rút ra những hệ
quả lý thuyết, kết luận về đối tượng nghiên cứu.
Sau khi mô hình được xây dựng, cần áp dụng những phương pháp lý thuyết
hoặc thực nghiệm khác nhau từ tư duy trên mơ hình và thu được kết quả, những thơng
tin mới.
Bước 3: Đối chiếu kết quả thu được trên mơ hình với kết quả thực tiễn đồng
thời xét tính hợp thức của mơ hình. Trong trường hợp kết quả khơng phù hợp với
thực tiễn phải chọn lại mơ hình.
Nếu bản thân mơ hình là một phần tử cấu tạo của nhận thức thì cần phải kiểm tra
sự đúng đắn của nó bằng cách đối chiếu kết quả thu được từ mô hình với những kết quả
thu được trực tiếp từ mơ hình gốc. Nếu sai lệch thì phải điều chỉnh ngay chính mơ hình,
có trường hợp phải bỏ hẳn mơ hình đó và thay bằng một mơ hình khác.
Để việc mơ hình hố được hiệu quả cao, ngồi u cầu về tính đơn giản và trực
quan của mơ hình, cần phải chú ý đến tính hợp thức của mơ hình so với ngun hình: có
thể chuyển các kết quả nhận được khi nghiên cứu mơ hình sang đối tượng nghên cứu.
Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn tác giả tiến hành đi nghiên cứu và
xây dựng hệ thống mô phỏng số (mô phỏng thông qua sự trợ giúp của phần mềm và
máy vi tính).
2.2.4. Mơ hình và mơ hình mơ phỏng
2.2.4.1. Mơ hình (Model)
a) Khái niệm
Mơ hình là một thuật ngữ được dùng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học.
Thông thường, mơ hình được coi như là cái mẫu mà các đối tượng cần nghiên cứu

21


tương ứng ít nhiều với nó, nhưng khơng hồn tồn đồng nhất với nó. Một mơ hình

chỉ phản ánh một số tính chất của đối tượng, nhiều khi cùng một đối tượng phải
dùng nhiều mơ hình mới giải thích được.
Theo từ điển tiếng việt, mơ hình là vật cùng hình dạng nhưng được thu nhỏ,
mô phỏng cấu tạo và hoạt động của một vật khác để trình bày và nghiên cứu.
Lý thuyết mơ hình có nhiệm vụ xác định
+ Mơ hình thoả mãn các điều kiện cho trước của bài tốn về ngun hình- “tư
cách đại diện” hay tính hợp thức (validity) của mơ hình.
+ Các phép biến đổi kết quả từ mơ hình thành kết quả tương ứng về ngun
hình.
Hiện chưa có một lý thuyết tổng qt về mơ hình nói chung, mà chỉ có những
lý thuyết được xây dựng cho từng loại mơ hình việc phân loại mơ hình sẽ dựa trên
các cơ sở lý thuyết này.
b) Phân loại
Mơ hình được dùng để nghiên cứu hệ thống có thể được phân loại theo nhiều
cách khác nhau.
Theo G.Gordon, mô hình được phân loại trước hết thành mơ hình vật lý và
mơ hình tốn học. Mơ hình vật lý dựa trên sự tương tự giữa những hệ thống cơ và
điện hoặc hệ thống điện và thuỷ lực hay khí nén. Mơ hình tốn học thì sử dụng
những kí hiệu và phương trình tốn 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 thứ 2 mơ hình được phân thành mơ hình tĩnh và mơ hình động. Mơ
hình tĩnh chỉ cho những giá trị của hệ thống khi cân bằng, cịn mơ hình động có thể
cho những giá trị của hệ thống thay đối theo thời gian qua hoạt động của mơ hình.
Trong mơ hình tốn, cấp thứ 3 trong phân loại mơ hình được phân biệt theo
cách biểu diễn mơ hình, đó là các biến đại diện cho đặc điểm của hệ thống, ta có mơ
hình tương tự và mơ hình số.
Có thể phân loại mơ hình trên lý thuyết xây dựng mơ hình như hình 2.3 :

22

Mơ hình (MH)

MH thực thể

MH khái niệm

MH
trích
mẫu

MH
đồng
dạng

MH
tương
tự

MH
hình
học

MH
đồng
lực
học

MH

động
hình
học

MH
hệ
thức

MH
cấu
trúc

Hình 2.3:Phân loại mơ hình theo tính chất của mơ hình
- Mơ hình khái niệm (Conceptual).
Mơ hình khái niệm là hệ thống những ký hiệu dùng với tư cách là mơ hình:
hình vẽ, sơ đồ, đồ thị, chữ cái, các cơng thức, phương trình tốn học. Mơ hình khái
niệm khác với mơ hình thực thể ở chỗ đây là các mơ hình có tính chất hình thức,
trừu tượng. Trong các ngành khoa học kỹ thuật, điển hình của loại mơ hình này là
mơ hình tốn học. Mơ hình tốn học dùng ngơn ngữ tốn học để mô tả đối tượng.
Việc nghiên cứu các mô hình tốn học thường dựa trên cơ sở vận dụng các lý thuyết
tốn học hiện đại kết hợp cơng nghệ thơng tin.
Phân loại mơ hình tốn học: Mơ hình hệ thức và mơ hình cấu trúc.
Trong thực tế thường gặp những mơ hình là kết hợp của các loại mơ hình
trên, ví dụ như mơ hình lược tả.
*Mơ hình lược tả: Là mơ hình biểu diễn bằng hình học trực quan của những
thuộc tính hay quan hệ nào đó (hình học hoặc phi hình học) của đối tượng được xét.

23

Các lược đồ cấu trúc của một hệ thống, lưu đồ lập trình cho máy tính, lưu đồ vận hành
của một thiết bị, biểu đồ tiến độ của một quá trình… là những ví dụ thường gặp của mơ
hình này. Mơ hình lược tả ngồi lợi ích về quan sát, trong nhiều trường hợp giúp ích
cho việc nghiên cứu phương án quy hoạch, phân bổ hợp lý… trên nguyên hình.
c) Tính chất và đặc trưng của mơ hình
*Tính giống với “vật gốc” theo một nghĩa nào đó: Một hệ thống chỉ có thể
được coi là mơ hình của vật gốc khi có thể chuyển được những kết quả nghiên cứu
trên mơ hình sang vật gốc. Nghĩa là có sự tương tự giữa mơ hình và vật gốc.
*Tính lý tưởng: Tính lý tưởng của mơ hình khác với tính đơn giản ở chỗ khi
mơ hình hố người ta khơng thể xây dựng được các tính chất giống hệt với ngun
hình, ví dụ như từ trường của dịng điện hay sóng của các loại ánh sáng…
Việc đơn giản hố mơ hình lại là một hoạt động có chủ ý của người xây dựng mơ
hình nhằm làm cho việc nghiên cứu được thuận lợi hơn.
Tính chất lý tưởng của mơ hình càng cao thì mơ hình càng khái qt và càng giúp
ta nhận thức được những nét chung nhất của hiện tượng và bao trùm được một số càng
lớn hiện tượng. Nhưng càng khái qt, càng có tính lý tưởng cao thì khi sử dụng mơ hình
để nghiên cứu thực thể càng gặp nhiều khó khăn vì mơ hình càng rời xa thực tế.
*Tính chủ quan: Mỗi khi tạo ra một mơ hình để nghiên cứu, người nghiên
cứu cần phải có sẵn sự hình dung trong óc về đối tượng cần nghiên cứu của họ theo
những quan điểm riêng của mình. Trên thực tế mỗi người nhìn nhận một vấn đề trên
những khía cạnh, những góc độ khác nhau, do vậy sự quyết định tính chất và mối
quan hệ cơ bản của đối tượng có khác nhau. Điều này dẫn đến cùng một đối tượng
nghiên cứu mỗi người xây dựng cho mình một mơ hình khác nhau, đó là tính chủ
quan của mơ hình.
2.2.4.2. Mơ hình mơ phỏng
Mơ hình mơ phỏng là mơ hình tốn học tính tốn tác động của các đầu vào đã
biết trước và các đáp ứng trên các đầu ra. Mơ hình kiểu như vậy có thể được tạo
ra bằng ngơn ngữ lập trình, bằng các câu lệnh hoặc sử dụng các hình thức trên

24