Sử dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học môn kỹ thuật điện tử tại trường trung cấp và cao đẳng nghề

..

..

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập nghiên cứu, với sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các thầy
cơ giáo, sự động viên khích lệ của gia đình, đồng nghiệp và bạn bè cùng với sự cố
gắng của bản thân, tác giả đã hoàn thành đề tài luận văn “Sử dụng công nghệ mô
phỏng trong dạy học môn Kỹ thuật Điện tử tại trường trung cấp và cao đẳng nghề ”.
Với tình cảm chân thành, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS
Nguyễn Xuân Lạc người đã hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo tác giả tận tình trong suốt
quá trình thực hiện đề tài.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Viện Sau đại học, Viện Sư phạm Kỹ thuật Đại
học Bách khoa Hà Nội, các thầy cô giáo đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả
trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trường Cao đẳng Kỹ thuật
Công nghiệp Bắc Giang đã tạo điều kiện, giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt quá
trình học tập và thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp vơ cùng q
báu của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp, các bạn bè, các em học sinh đã giúp đỡ
tác giả hoàn thành đề tài luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày … tháng … năm 2014
Học viên

Mạc Văn Biên


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan, những gì tơi viết trong luận văn này là do sự tìm tịi và nghiên

cứu riêng của bản thân. Các số liệu trong luận văn là có thực, mọi kết quả nghiên cứu cũng
như ý tưởng của tác giả đều được trích dẫn nguồn gốc cụ thể, rõ ràng.
Luận văn này cho đến nay vẫn chưa được ai bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng
bảo vệ luận văn thạc sỹ nào và chưa được công bố trên bất kỳ một phương tiện thông
tin nào.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi cam đoan.
Hà Nội, ngày … tháng … năm 2014
Học viên

Mạc Văn Biên


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CNH - HĐH

: Công nghiệp hóa, hiện đại hóa

CNKT

: Cơng nhân kỹ thuật

CNMP

: Cơng nghệ mô phỏng

CNTT

: Công nghệ thông tin

ĐC

: Đối chứng

ĐH, CĐ

: Đại học, cao đẳng

GD&ĐT

: Giáo dục và Đào tạo

KHKT

: Khoa học kỹ thuật

KTTT

: Kinh tế tri thức

PPDH

: Phương pháp dạy học

PTDH

: Phương tiện dạy học

QTDH

: Quá trình dạy học

TCN, CĐN

: Trung cấp nghề, Cao đẳng nghề

THCN

: Trung cấp chuyên nghiệp

THCS

: Trung học cơ sở

THPT

: Trung học phổ thông

TN

: Thực nghiệm


DANH MỤC HÌNH VẼ – BẢNG BIỂU
Hình 1.1. Lược đồ cấu trúc của quá trình dạy học

6

Hình 1.2. Mối quan hệ nội dung – phương pháp – phương tiện trong dạy học

7

Hình 1.3. Mơ hình điện-cơ

17

Bảng 1.1. Bảng tương tự điện – cơ

18

Hình 1.4. Mơ phỏng trên máy tính

20

Hình1.5. Cấu trúc q trình mơ phỏng trong nghiên cứu khoa học

20

Bảng 1.2. Đơn vị và đối tượng khảo sát

26

Hình 2.1. Mơ hình ASSURE

33

Hình 2.2. Quy trình xây dựng bài giảng theo cơng nghệ mơ phỏng

38

Hình 2.3. Quy trình xây dựng bài giảng điện tử bằng Powerpoint

40

Hình 2.4. Quy trình thiết kế bài giảng bằng phần mềm FrontPage

43

Hình 2.5. Quy trình xây dựng các mơ phỏng với phần mềm Proteus

45

Hình 2.6. Quy trình xây dựng các mơ phỏng với phần mềm Multisim 13.0

47

Hình 2.7. Quy trình vận dụng mơ phỏng vào dạy học

51

Hình 2.8. Tiêu chí đánh giá sự hỗ trợ của CNMP trong dạy học

53

Hình 2.9. Mạch chỉnh lưu cầu dùng diode

58

Hình 2.10. Mạch khuếch đại cơng suất mắc nối tiếp kiểu OTL hoạt động ở chế độ AB

61

Hình 2.11. Xác định chức năng nhiệm vụ của các linh kiện bán dẫn trong mạch

61

Hình 2.12. Mơ phỏng đường đi và sự đảo pha của tín hiệu.

62

Hình 2.13. Mơ phỏng đường đi và sự khuếch đại bán kỳ âm của tín hiệu.

62

Hình 2.14. Mô phỏng đường đi và sự khuếch đại bán kỳ dương của tín hiệu.

62

Hình 2.15. Mơ phỏng q trình tổng hợp tín hiệu

63

Hình 2.16. Mơ phỏng hình dạng thực tế của transistor TIP41

63

Hình 2.17. Mạch đếm từ 00 đến 99

66

Bảng 3.1. Đối tượng và cơ sở thực nghiệm

68

Bảng 3.2. Bảng phân phối điểm và tần suất học sinh bài kiểm tra thứ nhất

70

Bảng 3.3. Bảng phân phối điểm và tần suất học sinh bài kiểm tra thứ hai

71

Bảng 3.4. Bảng phân phối điểm và tần suất học sinh bài kiểm tra thứ ba

71

Bảng 3.5. Bảng tổng hợp tỷ lệ % học sinh làm bài tốt và làm bài kém

71


Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ % học sinh làm bài tốt và làm bài kém ở bài kiểm tra thứ 1

72

Hình 3.2. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ % học sinh làm bài tốt và làm bài kém ở bài kiểm tra thứ 2

72

Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ % học sinh làm bài tốt và làm bài kém ở bài kiểm tra thứ 3

72

Hình 3.4. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ % học sinh làm bài tốt và làm bài kém

73

Bảng 3.6. Đối tượng thực hiện lấy ý kiến chuyên gia

73


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.............................................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài ...................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................................. 2
3. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................... 3
4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 3
5. Giả thuyết nghiên cứu............................................................................................... 3
6. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................... 3
7. Kết quả nghiên cứu ................................................................................................... 3
8. Cấu trúc luận văn ...................................................................................................... 4
CHƢƠNG 1:
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC. ....................................................... 5
1.1. Lý luận dạy học ..................................................................................................... 5
1.1.1. Khái niệm............................................................................................................ 5
1.1.2. Quá trình dạy học ............................................................................................... 5
1.1.3. Quy luật cơ bản của quá trình dạy học .............................................................. 7
1.1.4. Nguyên tắc dạy học ............................................................................................ 7
1.1.5. Định nghĩa lý luận dạy học ................................................................................ 8

1.2. Công nghệ dạy học ................................................................................................ 8
1.2.1. Công nghệ ........................................................................................................... 8
1.2.2. Công nghệ dạy học ............................................................................................. 9
1.2.3. Phương pháp ...................................................................................................... 9
1.2.4. Phương pháp dạy học ....................................................................................... 10
1.2.5. Phương tiện dạy học ......................................................................................... 11
1.2.6. Kỹ năng ............................................................................................................. 12
1.2.7. Quy trình ........................................................................................................... 12
1.2.8. Thiết kế ............................................................................................................. 13
1.2.9. Quy trình thiết kế bài giảng .............................................................................. 13
1.3. Cơng nghệ mơ phỏng và ứng dụng...................................................................... 13
1.3.1. Mơ hình ............................................................................................................. 13
1.3.2. Mơ phỏng ........................................................................................................ 19


1.3.3. Công nghệ mô phỏng ........................................................................................ 21
1.4. Thực trạng việc thiết kế dạy học bằng CNMP tại trường Cao đẳng Kỹ thuật Công
nghiệp Bắc Giang. ...................................................................................................... 22
1.4.1. Vài nét sơ lược về Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp Bắc Giang ......... 22
1.4.2. Cơ sở vật chất của trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp Bắc Giang ......... 23
1.4.3. Đặc điểm của học sinh học nghề và đặc điểm của môn Kỹ thuật Điện tử ....... 24
1.4.4. Thực trạng việc thiết kế dạy học bằng công nghệ mô phỏng ........................... 25
1.4.5. Vận dụng các phương pháp giảng dạy hiện nay ở các trường dạy nghề ......... 26
KẾT LUẬN CHƢƠNG I................................................................................................. 29
CHƢƠNG II:

THIẾT KẾ BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ ........... 30

VỚI CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG .................................................................................. 30
2.1. Nguyên tắc thiết kế bài giảng với ứng dụng công nghệ mô phỏng ..................... 30

2.1.1. Những yêu cầu chung về thiết kế bài giảng...................................................... 30
2.1.2. Nguyên tắc thiết kế bài giảng ứng dụng công nghệ mô phỏng ........................ 30
2.1.3. Nguyên tắc thiết kế bài giảng theo mơ hình ASSURE. ..................................... 33
2.2. Quy trình thiết kế bài giảng mơn Kỹ thuật Điện tử với công nghệ mô phỏng......... 35
2.2.1.Những điều kiện để thiết kế bài giảng với ứng dụng công nghệ mô phỏng. ..... 35
2.2.2. Lựa chọn mơ hình để thiết kế mơ phỏng........................................................... 37
2.2.3. Quy trình thiết kế bài giảng mơn Kỹ thuật Điện tử. ......................................... 37
2.3. Quy trình vận dụng cơng nghệ mơ phỏng vào dạy học ....................................... 50
2.4. Tiêu chí đánh giá sự hỗ trợ của công nghệ mô phỏng trong dạy học.................. 52
2.5. Xây dựng các bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử với ứng dụng CNMP. ............... 55
2.5.1. Giáo án thứ nhất ............................................................................................... 55
2.5.1.1. Giáo án bài giảng .......................................................................................... 55
2.5.1.2. Mạch điện mô phỏng ..................................................................................... 58
2.5.2. Giáo án thứ hai ................................................................................................. 58
2.5.2.1. Giáo án bài giảng .......................................................................................... 58
2.5.2.2. Mạch điện mô phỏng ..................................................................................... 61
2.5.3. Giáo án thứ ba .................................................................................................. 63
2.5.3.1. Giáo án bài giảng .......................................................................................... 63
2.5.3.2. Mạch điện mô phỏng ..................................................................................... 66
KẾT LUẬN CHƢƠNG II ............................................................................................... 67


CHƢƠNG III:

KIỂM NGHIỆM SƢ PHẠM VÀ ĐÁNH GIÁ........................ 68

3.1. Thực nghiệm sư phạm ......................................................................................... 68
3.1.1. Mục đích, đối tượng thực nghiệm sư phạm ...................................................... 68
3.1.2. Chuẩn bị các điều kiện thực nghiệm ................................................................ 68
3.1.3. Nội dung và tiến trình thực nghiệm .................................................................. 69

3.1.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm.......................................................................... 70
3.2. Lấy ý kiến chuyên gia.......................................................................................... 73
3.3. Đánh giá hiệu quả của bài giảng theo phương pháp mới, ảnh hưởng của nó đến
chất lượng đào tạo nghề. ............................................................................................. 74
KẾT LUẬN CHƢƠNG III ............................................................................................. 77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................................... 78
1. Kết quả nghiên cứu và đóng góp của luận văn....................................................... 78
2. Những đề xuất kiến nghị ........................................................................................ 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO

78

CÁC PHỤ LỤC ................................................................................................................ 80


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
a. Đại hội Đảng Cộng ản Việt Nam lần thứ

I 2 11 đ đưa ra quan điểm

chỉ đạo: “Đổi mới căn bản và toàn diện GD&ĐT theo nhu cầu phát triển của xã hội;
nâng cao chất lượng theo yêu cầu chuẩn hóa, hiện đại hóa, dân chủ hóa và hội nhập
quốc tế, phục vụ đắc lực sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc. Đẩy mạnh xây dựng
xã hội học tập và tạo điều kiện cho mọi công dân được học tập suốt đời” [1].
b. Chiến lược phát triển giáo dục 2 11-2020 : "Đổi mới căn bản, toàn
diện nền giáo dục theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa, dân chủ hóa,
hội nhập quốc tế, thích ứng với nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ
nghĩa, phát triển giáo dục gắn với phát triển khoa học và công nghệ, tập trung
vào nâng cao chất lượng, đặc biệt chất lượng giáo dục đạo đức, lối sống, năng

lực sáng tạo, kỹ năng thực hành để một mặt đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội, đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, đảm bảo an ninh
quốc phòng; mặt khác phải chú trọng thỏa mãn nhu cầu phát triển của mỗi
người học, những người có năng khiếu được phát triển tài năng.”
Chiến lược phát triển dạy nghề đến 2020 “Đến năm 2020, dạy nghề đáp
ứng được nhu cầu của thị trường lao động cả về số lượng, chất lượng, cơ cấu
nghề và trình độ đào tạo; chất lượng đào tạo của một số nghề đạt trình độ các
nước phát triển trong khu vực ASEAN và trên thế giới; hình thành đội ngũ lao
động lành nghề, góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh quốc gia; phổ cập nghề
cho người lao động, góp phần thực hiện chuyển dịch cơ cấu lao động, nâng cao
thu nhập, giảm nghèo vững chắc, đảm bảo an sinh xã hội.”
Chuẩn hóa đội ngũ giáo viên dạy các nghề trọng điểm cấp độ khu vực và
quốc tế về kỹ năng nghề và năng lực sư phạm của các nước tiên tiến trong khu
vực ASEAN và các nước phát triển trên thế giới. 100% số giáo viên này phải
đạt chuẩn của các nước tương ứng vào năm 2014.
c. Đổi mới phương pháp giảng dạy, tin học h a quá trình dạy học: Ngày
nay thiết bị CNTT đã trở thành công cụ hỗ trợ đắc lực phục vụ cho con người
trong hầu hết các lĩnh vực nhất là trong QTDH, biến những vấn đề khó, những
vấn đề trừu tượng thành đơn giản nhờ việc mô phỏng trực quan sinh động, việc

1


mơ phỏng q trình hoạt động của mạch điện, ngun lý chuyển động của điện
tích trong từ trường...đều có thể hiển thị bằng dạng hình ảnh. Sử dụng sự hỗ trợ
của CNTT trong dạy học làm giảm chi phí đầu tư trang thiết bị, là con đường
ngắn nhất để thầy và trị tiếp cận tri thức mới, cơng nghệ mới, hiện đại.
Thiết kế bài giảng theo hướng tích cực hóa tư duy người học, ứng dụng
công nghệ mới và phương tiện hiện đại vào QTDH là việc làm ngày càng trở
nên cấp thiết hơn bao giờ hết, đây chính là cái gốc của sự thay đổi cho tương
lai 5, 10 năm tới trong các cơ sở dạy nghề, theo định hướng “chiến lược phát

triển giáo dục của Việt Nam giai đoạn 2011 – 2020.”
d. Môn học Kỹ thuật Điện tử: là môn học trang bị cho học sinh kiến thức
cở sở của nghề, hình thành những khái niệm đầu tiên về kiến thức nghề, làm
nền tảng cho các môn học chuyên môn nghề nghiệp sau này. Đây là một môn
học khá khó và trừu tượng, nhưng dưới sự hỗ trợ của CNMP trên máy tính bằng
phần mềm chun dụng thì những khó khăn trên sẽ trở nên dễ dàng hơn với
người học, hiệu quả hơn với QTDH.
Việc ứng dụng CNTT vào dạy học chỉ thực hiệu quả khi tìm ra một
PPDH phù hợp, một quy trình thiết kế bài giảng với sự hỗ trợ của CNTT hợp
lý. Điều này đặt ra nhiều vấn đề về dạy học với sự hỗ trợ của CNTT, xây dựng
và thống nhất quy trình thiết kế bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử với việc sử
dụng CNMP để đổi mới PPDH, nhằm nâng cao chất lượng đào tạo ở trường
trung cấp và cao đẳng nghề là vấn đề cấp thiết và tác giả đã lựa chọn vấn đề:
“ ử dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học môn Kỹ thuật Điện tử tại trường
trung cấp và cao đẳng nghề ” làm đề tài nghiên cứu của luận văn.
2. Mục đích nghiên cứu
Trên cơ sở nghiên cứu lý luận về CNMP, tiến hành nghiên cứu ứng
dụng : Xây dựng bài giảng tích hợp (lý thuyết và thực hành) môn kỹ thuật Điện
tử tại trường trung cấp và cao đẳng nghề theo xu hướng dạy học hiện đại. Đổi
mới PPDH theo hướng tiếp cận công nghệ mới, hiện đại, ứng dụng CNTT vào
giảng dạy nhằm đạt kết quả cao trong “dạy và học”.

2


3. Khách thể, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
-

Khách thể: QTDH môn Kỹ thuật Điện tử trên cơ sở ứng dụng các công nghệ

dạy học hiện đại
-

Đối tượng: Bài giảng Kỹ thuật Điện tử sử dụng CNMP tại các cơ sở đào tạo nghề.

-

Phạm vi: Ứng dụng QTDH bằng CNMP tại trường Cao đẳng Kỹ thuật Công

nghiệp Bắc Giang.
4. Phƣơng 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 cở sở dạy nghề để lấy ý kiến về thực trạng

dạy học môn Kỹ thuật Điện tử trong các cơ sở đào tạo.
-

Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Kiểm chứng kết quả nghiên cứu và giả

thuyết khoa học của đề tài bằng:
+

Tổ chức dạy học tại hai lớp đối chứng và thực nghiệm để đánh giá hiệu quả

của phương án đề xuất.
+

Phương pháp xin ý kiến chuyên gia: Đánh giá tính khả thi của phương án đề xuất.

5. Giả thuyết nghiên cứu
Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử được thiết kế theo CNMP với quy trình hợp
lý sẽ góp phần rút ngắn thời gian đào tạo, tạo hứng thú học tập cho người học và
nâng cao chất lượng dạy học.
6. Nhiệm vụ nghiên cứu
-

Tìm hiểu và trình bày các khái niệm về CNMP.

-

Quy trình dạy học tích hợp theo quan điểm vận dụng CNMP.

-

Đề xuất phương án cụ thể vận dụng CNMP trong giờ học tích hợp mơn

Kỹ thuật Điện tử.
7. Kết quả nghiên cứu
-

t

t uy t

Luận văn đã tổng hợp lý luận về CNMP và vận dụng trong thiết kế bài giảng
môn Kỹ thuật Điện tử.

3


Xây dựng được quy trình thiết kế bài giảng và các tiêu chí đánh giá với việc
sử dụng CNMP với các phần mền khác nhau trong dạy học môn Kỹ thuật Điện tử
nhằm nâng cao chất lượng, hiệu quả dạy học.
tt

+

c t ễn

Luận văn đã xây dựng được một số bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử với việc

vận dụng CNMP phù hợp với mục tiêu, nội dung và trình độ của người học.
+

Tiến hành thực nghiệm giảng dạy tại trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp

Bắc Giang.
8. Cấu trúc luận văn
Luận văn được chia thành 3 phần:


n



nn

u Lý do chọn đề tài.
dung Gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc ứng dụng CNMP trong dạy học.
Chương 2: Thiết kế bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử với CNMP.
Chương 3: Kiểm định và đánh giá.


n

t u nv

n ng .

4


CHƢƠNG 1:

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC.

1.1. Lý luận dạy học
1.1.1. K á n ệ
Lý luận là một hệ thống tri thức về:
-

Đối tượng nghiên cứu xác định.

-

Hệ thống những khái niệm và quan hệ về nhận dạng (định nghĩa, mô tả) đối

tượng nghiên cứu.
-

Hệ thống những quy luật về sự tồn tại và phát triển của đối tượng nghiên cứu.

-

Hệ thống những luận điểm có tính ngun tắc và phương pháp luận để nghiên

cứu đối tượng phát triển lý luận và vận dụng các kết quả đạt được vào thực tiễn.
1.1.2. Quá trìn dạy ọc
a. Dạy học
-

Học là quá trình tiếp thụ sự gia tăng bền vững về nhận thức và ứng xử của

một cá thể qua tương tác với mơi trường. Học có cả ở người, động vật và máy [9].
-

Dạy là sự truyền lại kinh nghiệm đã được tích lũy của cá thể đi trước cho cá thể

đi sau trong một tiến trình được xét. Dạy cũng có cả ở người, động vật và máy [9].
-

Theo cách nói hiện nay, học là tiếp thu (tương ứng, dạy là truyền thụ, dạy

học là truyền thụ và tiếp thu có tổ chức) kiến thức và kỹ năng (kể cả kỹ năng sống)
về một hoạt động xác định.
-

Dạy học là một bộ phận hữu cơ của giáo dục, là phương thức thực hiện mục

đích giáo dục.
b. Q trình dạy học
Quá trình dạy học là một tập hợp của nhiều phần tử : mục tiêu dạy học,
nội dung dạy học, môi trường dạy học, người dạy, người học, kết quả dạy học.
Mỗi phần tử có một chức năng xác định và liên quan chặt chẽ với các phần tử
khác. Như vậy QTDH là một tập hợp phần tử có cấu trúc và tương tác xác định,
nghĩa là một hệ thống [9].
Hơn thế nữa, theo quan điểm điều khiển học, hệ thống này cịn là một hệ
điều khiển, trong đó đối tượng điều khiển (phần tử bị điều khiển) là người học, bộ
điều khiển (phần tử điều khiển) là người dạy, nhập tố là yêu cầu và điều kiện học

5


tập, xuất tố là kết quả học tập của người học. Đây là hệ điều khiển theo độ lệch
(giữa nhu cầu học tập và trình độ học tập tại mỗi thời điểm của người học) có phản
hồi (chuyển từ xuất tố sang nhập tố) tức là điều khiển kín.
Chú ý rằng, ở đây, khác với các hệ điều khiển kỹ thuật thường gặp, đối tượng
điều khiển – là người học – khơng hồn tồn thụ động mà là chủ thể của q trình
học, có khả năng tự điều chỉnh hoạt động học, qua đó cũng tham gia ở mức độ nhất
định vào q trình điều khiển.
Có thể biểu diễn cấu trúc của hệ thống trên đây bằng lược đồ chức năng thường

dùng cho các hệ điều khiển kín, tuy nhiên, để thể hiện cả quan điểm công nghệ và quan
điểm sư phạm tương tác, ở đây dùng lược đồ cấu trúc như hình 1.1, trong đó, mơi trường
được xem là tác nhân thứ 3 ngoài hệ người dạy – người học. Trên cơ sở tương tác với
môi trường, người dạy chuyển mục tiêu, nội dung và điều kiện dạy học thành yêu cầu và
điều kiện học tập, rồi tương tác với người học thơng qua cơng nghệ dạy thích hợp (gồm
phương tiện, phương pháp và kỹ năng dạy). Với tác động của người dạy và môi trường,
người học sử dụng cơng nghệ học của mình để đạt kết quả học tập mong muốn. Kết quả
này được phản hồi cho người dạy, môi trường và bản thân người học, để so sánh với yêu
cầu ban đầu và chỉnh sửa trong chu trình tương tác tiếp theo [9].

Hình 1.1. Lược đồ cấu trúc của q trình dạy học
Định nghĩa cơng nghệ sẽ được nói cụ thể ở mục 1.2.1 ở phía dưới
c. Nội dung dạy học
Nội dung dạy học là một hệ thống gồm bốn thành phần cơ bản:
-

Hệ thống tri thức khoa học – chuyên ngành (cơ bản, cơ sở chuyên ngành, công cụ);

-

Hệ thống phương pháp học tập, lao động sản xuất, và nghiên cứu khoa học;

-

Hệ thống kỹ năng nghề nghiệp;

6


-

Hệ thống chuẩn mực ứng xử.
Nội dung dạy học được thể hiện trong chương trình dạy học, kế hoạch dạy

học, sách giáo khoa, giáo trình và các tài liệu dạy học khác [17].
Người dạy

Nội dung
Phương
pháp

Phương
tiện
Người học
Mục tiêu

Hình 1.2. Mối quan hệ nội dung – phương pháp – phương tiện trong dạy học
Định nghĩa phương tiện và phương pháp sẽ được nói cụ thể ở mục 1.2.3,
1.2.4 và 1.2.5 ở phía dưới.
1.1.3. Quy u t cơ bản của quá trìn dạy ọc
Với cách phân tích hệ thống dạy học như trên cho thấy những quy luật
sau đây của QTDH:
 Ở cấp độ mơi trường, QTDH là một q trình xã hội, quy định bởi quy luật
tồn tại và phát triển của xã hội cụ thể;
 Ở cấp độ hệ thống, là quy luật thống nhất biện chứng:
-

Giữa hai hoạt động cơ bản học và dạy (trong hoạt động dạy học)

-

Giữa logic nhận thức và logic sư phạm (trong logic dạy học)

-

Giữa mục tiêu, công nghệ dạy học và kết quả học tập, v.v…

 Ở cấp độ hệ thống con, là quy luật thống nhất biện chứng
-

Giữa mục đích, nội dung và công nghệ dạy học (trong bộ điều khiển)

-

Giữa nhu cầu học tập và trình độ học tập (trong đối tượng điều khiển), v.v…

1.1.4. Nguyên tắc dạy ọc
Nguyên tắc dạy học là những luận điểm cơ bản có tính quy luật của lý luận dạy
học, chỉ đạo tồn bộ tiến trình dạy học, nhằm đạt kết quả dạy học tốt nhất. Đó là những
nguyên tắc đảm bảo sự thống nhất biện chứng giữa các mặt đối lập, trong QTDH:

7


-

Sự thống nhất giữa tính tổng hợp (cơ bản, rộng,…) và tính chun nghiệp

(chun mơn, sâu,…) trong nội dung dạy học;
-

Sự thống nhất giữa khoa học (học để biết thuộc tính và qui luật của thế giới

khách quan) và cơng nghệ (học để làm lợi ích cho con người), giữa lý luận (xây
dựng trên cơ sở mơ hình hóa đối tượng nghiên cứu, theo tiếp cận chủ quan : trừu
xuất, khái quát,…) và thực tiễn (tồn tại và phát triển cụ thể của thế giới khách
quan,…), giữa học và hành;
-

Sự thống nhất giữa học tập (đòi hỏi tuân thủ nguyên tắc tổ chức dạy học,

tuân thủ chân lý khoa học, quy trình thực hành,… trong học tập những cái mới chủ
quan) và nghiên cứu (đòi hỏi độc lập sáng tạo trong tìm tịi, phát hiện, thử nghiệm
và ứng dụng những cái mới khách quan);
-

Sự thống nhất giữa tập thể và cá thể, chung và riêng (trong học tập và làm

việc theo nhóm, trong đào tạo nhân lực và bồi dưỡng nhân tài,…).
1.1.5. Đ n ng ĩa

u n dạy ọc

Trên cơ sở phân tích khái niệm lý luận, QTDH, những quy luật về sự tồn tại và
phát triển của QTDH và nguyên tắc dạy học có thể định nghĩa lý luận dạy học như sau:
Lý luận dạy học: Là một hệ thống tri thức về QTDH, hệ thống những khái niệm
và quan hệ về nhận dạng QTDH, hệ thống những quy luật về sự tồn tại và phát triển của
QTDH, hệ thống những luận điểm có tính ngun tắc và phương pháp luận để nghiên
cứu QTDH, phát triển lý luận và vận dụng các kết quả đạt được vào thực tiễn.
1.2. Công ng ệ dạy ọc

1.2.1. Công ng ệ
Công nghệ 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, tạo ra một thành quả
xác định cho con người [9].
Chú ý rằng trong định nghĩa này:
-

Nói phương tiện được hiểu như mục 1.2.5

-

Nói quy luật khách quan chứ khơng nói quy luật khoa học vì có thể khoa

học chưa phát hiện mà con người đã vận dụng theo khả năng thiên bẩm hoặc kinh
nghiệm (trường hợp công nghệ đi trước khoa học).

8


-

Phương pháp ở đây là tất cả các cách thức, quy tắc, quy trình,… có thể có, về

thiết kế, tổ chức, quản lý, vận hành, sử dụng,… phương tiện và tài nguyên hoặc về
áp dụng lí luận khoa học vào thực tiễn công nghệ,…
-

Kỹ năng ở đây là kỹ năng tác nghiệp cũng như kỹ năng sống của người sáng

tạo hoặc sử dụng phương tiện và phương pháp.

Thuật ngữ kỹ thuật thường được dùng trong trường hợp con người không
cần tới phương tiện nào khác ngoài cơ thể, phương pháp và kĩ năng, hoặc chỉ cần
một vài phương tiện đơn lẻ, không hệ thống, như : kỹ thuật chạy (100 m, maratơng),
kỹ thuật nhảy sào, kỹ thuật băng bó (vết thương),…khơng ai nói cơng nghệ chạy
100 m,…Do lịch sử phát triển của khái niệm và thuật ngữ, nói chung, khái niệm
công nghệ rộng hơn khái niệm kỹ thuật. Tuy nhiên hiện nay, trong nhiều trường
hợp, sự phân biệt chỉ là tương đối và hai khái niệm gần như đồng nghĩa.
Với nội hàm của định nghĩa trên, dạy học cũng như sản xuất, dịch vụ,… đều
thuộc ngoại diên của khái niệm cơng nghệ.
Khái niệm cơng nghệ cịn được hiểu là “tập hợp các phương pháp, quy
trình,kỹ năng, bí quyết, cơng cụ, phương tiện dùng để biến đổi các nguồn nhân lực
thành sản phẩm” [22].
1.2.2. Công ng ệ dạy ọc
Trong phạm vi luận văn này, có thể hiểu: Cơng nghệ dạy học là hệ thống
phương tiện, phương pháp, kỹ năng, nhằm vận dụng quy luật khách quan tác động
vào người học, hình thành nhân cách xác định. Vận dụng công nghệ thông tin và
truyền thông vào dạy học nhằm tạo nên một công nghệ dạy học hiện đại.
1.2.3. Phương pháp
Phương pháp là một hệ thống nguyên tắc vận dụng lý luận hoặc và phương tiện
thích hợp để tiến hành một hoạt động nhận thức hay là một hoạt động tác nghiệp.
Phương pháp bao gồm mặt chủ quan và mặt khách quan [17]. Về mặt chủ
quan, phương pháp là những thủ thuật, cách thức nảy sinh ra trên các cơ sở của quy
luật khách quan được con người sử dụng để nghiên cứu đối tượng. Về mặt khách
quan thì đó là những quy luật chi phối sự vận động và phát triển của đối tượng được
con người nhận thức. Để đạt được mục đích đặt ra, con người phải tiến hành những
hành động nhất định, phương pháp là tổ hợp những hành động tự giác liên tiếp của

9

con người nhằm đạt được mục đích đề ra. Sự hiểu biết chân thực về đối tượng, sự
đúng đắn của hành động là hai yếu tố để đánh giá phương pháp, hai yếu tố này hỗ
trợ lẫn nhau, hành động đúng sẽ nhận được kết quả sát thực, hiểu biết sâu sắc đối
tượng chứng tỏ hành động nhận thức đúng đắn. Trong điều kiện hồn cảnh cụ thể sẽ
có phương pháp nhận thức cụ thể, phương pháp bao giờ cũng được xây dựng trên cơ
sở đối tượng nhất định nhằm đạt mục đích nhất định. Nói cách khác đối tượng nào
phương pháp ấy.
1.2.4.

ương p áp dạy ọc
Phương pháp dạy học là một hệ thống nguyên tắc vận dụng lý luận dạy học

và phương tiện dạy học vào việc tổ chức và tiến hành QTDH trong nhà trường [9].
PPDH không phải là một thực thể độc lập, vì mục đích tự thân, mà chỉ là hình
thức vận động của một hoạt động đặc thù: hoạt động dạy học. Vì vậy, định nghĩa
chung nhất của PPDH là những con đường cách thức, tiến hành hoạt động dạy học.
PPDH là tổ hợp các cách thức hoạt động, tương tác giữa thầy và trò trong
q trình dạy học nhằm đạt mục đích dạy học. PPDH là một trong những yếu tố
quan trọng nhất của quá trình dạy học, là hệ thống những hành động có mục đích
của người dạy nhằm tổ chức hoạt động truyền thụ tri thức và lĩnh hội tri thức của
người học.
Trong thực tiễn dạy học thường được hiểu theo ba cấp độ. Cấp độ rộng nhất:
dạy học là hoạt động của hệ thống nhiều tầng bậc, từ quy mô quốc gia đến quy mô
một cấp học, bậc học, ngành học… Cấp độ thứ hai: dạy học được hiểu là hoạt động
cụ thể, diễn ra theo một quá trình, trong một không gian, thời gian nhất định và
được cấu trúc từ các yếu tố mục đích, nội dung dạy học, các hoạt động dạy - học và
kết quả dạy học. Cấp độ thứ ba là cấp độ nhỏ nhất, dạy học được hiểu là hoạt động
của người dạy và người học tương tác lẫn nhau nhằm thực hiện nội dung dạy học đã
xác định. Tương ứng với các cấp độ trên của dạy học thì PPDH cũng được hiểu theo
ba cấp độ. Cấp độ rộng nhất, PPDH là cách thức triển khai hệ thống đa tầng, đa diện

cho một cấp học, bậc học, ngành học,…Cấp độ thứ hai PPDH là phương pháp triển
khai một QTDH cụ thể, tức là hình thành mục đích dạy học, cách thức soạn thảo và
triển khai nội dung dạy học, cách thức tổ chức hoạt động dạy học và hoạt động học
nhằm hiện thực hoá mục đích nội dung dạy học và cách thức kiểm tra đánh giá kết

10


quả của QTDH. Cấp độ thứ ba được hiểu là cách thức tiến hành các hoạt động của
người dạy và người học nhằm thực hiện nội dung dạy học được xác định.
PPDH thực chất là phương thức làm việc qua lại giữa người dạy và người học
trong QTDH, thông 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 QTDH.
Vậy, phương pháp dạy học là tổ hợp cách thức hoạt động tương tác của
người dạy và người học, ở đ người dạy sử dụng hệ thống các phương pháp thích
hợp nhằm tạo ra sự hứng thú, tự giác, tích cực, chủ động chiếm lĩnh tri thức của
người học để đạt mục tiêu đề ra trong dạy học.
1.2.5.

ương t ện dạy ọc
Phương tiện là bất cứ sản phẩm tự nhiên hoặc nhân tạo nào được con người

sử dụng vào mục đích cụ thể của cơng nghệ đó, bao gồm phương tiện thơng tin và
truyền thông [9].
Cụ thể phương tịên dạy học được hiểu là những dụng cụ, máy móc, thiết bị,
vật dụng cần thiết cho hoạt động dạy và học, giúp cho quá trình nhận biết, lĩnh hội
kiến thức của người học được tốt hơn. Ví dụ: sách giáo khoa, giáo trình, bảng viết,
bảng dữ liệu đã chuẩn bị sẵn, tranh ảnh, phim, các đoạn clip hoạt hình mơ phỏng
cùng với máy chiếu qua đầu (overheat), máy chiếu đa năng Projecter với sự trợ giúp
của máy tính, của các phần mềm, chương trình như Powerpoint, mindmap,

Workbelch,… vật mẫu, vật thật các phương tiện, dụng cụ trang bị trong các phịng
thí nghiệm thực hành...
Trong QTDH, các PTDH đã hỗ trợ rất nhiều cho công việc của giáo viên và
giúp cho học sinh tiếp thu kiến thức một cách thuận lợi. Có được các phương tiện
thích hợp, người dạy sẽ phát huy hết năng lực sáng tạo của mình trong cơng tác
giảng dạy, làm cho hoạt động nhận thức của người học trở nên nhẹ nhàng và hấp
dẫn hơn, tạo ra cho người học những tâm thế tích cực. Do đặc điểm của q trình
nhận thức, mức độ tiếp thu kiến thức mới của người học tăng dần theo các cấp độ
của tri giác.
Khi đưa những phương tiện mới vào QTDH, người dạy có điều kiện để nâng
cao tính tích cực, tính tư duy độc lập của người học và từ đó nâng cao hiệu quả của
quá trình tiếp thu, lĩnh hội kiến thức và hình thành kỹ năng, kỹ xảo của người học.

11


Ngoài ra với các phương tiện dạy học mới người dạy có thể rút ngắn được thời gian
giảng giải thuyết trình để tập trung hơn vào rèn luyện phương pháp, kĩ năng cho
người học.
Tóm lại, PTDH là sản phẩm tự nhiên hay nhân tạo g p phần tương tác giữa
người dạy và người học trong QTDH, là những dụng cụ, máy m c, thiết bị, vật dụng
cần thiết cho hoạt động dạy và học, giúp cho quá trình nhận biết, lĩnh hội kiến thức
của người học được tốt hơn. Giúp người học dể hiểu bài, hiểu bài sâu sắc hơn. Làm
sinh động nội dung học tập, nâng cao hứng thú học tập bộ mơn, nâng cao lịng tin
của người học vào khoa học. Giúp người dạy tiết kiệm được thời gian trên lớp trong
mỗi tiết học. Giúp người dạy điều khiển được hoạt động nhận thức của người học,
kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của người học thuận lợi và c hiệu suất cao. Dễ
dàng quản lý người học trong q trình thực hành.
1.2.6. Kỹ năng
Có nhiều cách định nghĩa khác nhau về kỹ năng. Những định nghĩa này

thường bắt nguồn từ góc nhìn chun mơn và quan niệm cá nhân. Tuy nhiên hầu hết
chúng ta đều thừa nhận rằng kỹ năng được hình thành khi chúng ta áp dụng kiến
thức vào thực tiễn. Kỹ năng học được do quá trình lặp đi lặp lại một hoặc một nhóm
hành động nhất định nào đó. Kỹ năng ln có chủ đích và định hướng rõ ràng.
Vậy, kỹ năng là năng lực hay khả năng của chủ thể thực hiện thuần thục một
hay một chuỗi hành động trên cơ sở hiểu biết (kiến thức hoặc kinh nghiệm) nhằm
tạo ra kết quả mong đợi.
1.2.7. Quy trình
Quy trình là trình tự các bước phải tuân theo để tiến hành công việc nào đó
để đảm bảo kết quả mong muốn quy trình được xây dựng cho từng công việc cụ thể,
trong công nghệ [17].
Ví dụ: Quy trình sản xuất hàng hóa, quy trình sửa chữa hệ thống điện,…
Trong các quy trình bao gồm các bước cơ bản bắt buộc người thực hiện phải tuân
theo một cách nghiêm ngặt để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
Dạy học cũng phải có quy trình, muốn chất lượng và hiệu quả của QTDH
được nâng cao thì cần phải xây dựng một quy trình cụ thể, chi tiết bắt buộc để người
dạy, người học và những nhân tố liên quan tuân theo. Ví dụ: Yêu cầu người dạy và

12


người học phải chuẩn bị bài trước khi lên lớp, chuẩn bị các điều kiện, phương tiện
kỹ thuật, có như vậy mới có tiết giảng tốt, và chất lượng.
1.2.8. T

t

Thiết kế là quá trình tạo ra một đối tượng mới đáp ứng các tính chất, quy luật
đã yêu cầu.
Thiết kế cũng là chủ ý, có nghĩa là những yếu tố đều được ra bằng suy nghĩ

và lý do. Điều này có vẻ tương tự như nói rằng thiết kế là có mục đích, nhưng có
một sự khác biệt quan trọng ở đây. Khi chúng ta nói về mục đích, chúng ta đang đề
cập đến lý do bao quát cho việc thiết kế. Nó áp dụng cho các sản phẩm và q trình
như một tổng thể. Khơng có chủ ý, thì một yếu tố đơn giản không thể trở thành một
thiết kế.
Thiết kế khơng thể tách rời nội dung. Nó hoạt động như một khn khổ để
trình bày tin nhắn, ý tưởng đặc biệt.
1.2.9. Quy trìn t

t

b

g ảng

Quy trình thiết kế bài giảng được thể hiện bằng trật tự các bước cần thực hiện
có tính bắt buộc nhất thiết phải tn theo của người dạy để chuẩn bị bài trước khi
lên lớp. Cơng việc có tính thống nhất cao, có logic, người dạy khơng thể tự ý thay
đổi được.
Vậy, quy trình thiết kế bài giảng là thứ tự các bước cần thực hiện mà người
dạy phải tuân theo để thiết kế bài giảng trước khi lên lớp cho tiết dạy. Để bố cục
luân văn hợp lý và thuận tiện cho quá trình theo dõi tác giả sẽ đưa ra những quy
trình thiết kế bài giảng cụ thể được trình bày chi tiết ở chương sau.
1.3. Công nghệ mô phỏng và ứng dụng
1.3.1. Mơ hình
a. Các định nghĩa:
 Mơ hình: Theo nghĩa chung nhất, được hiểu là một thể hiện bằng thực thể
hoặc bằng khái niệm – theo một cách tiếp cận xác định – một số thuộc tính và quan
hệ tiêu biểu của một đối tượng nào đó (gọi là nguyên hình) nhằm một trong hai,
hoặc cả hai, mục đích nhận thức sau [9] :

-

Làm đối tượng quan sát (nhận dạng) thay cho nguyên hình.

-

Làm đối tượng nghiên cứu (thực nghiệm hay suy diễn) về nguyên hình.

13


Mơ hình địa cầu trong Địa lý; mơ hình ngun tử (của Bohr) trong Vật lý;
mơ hình cơ thể (tồn bộ hoặc một phần) trong cửa hàng thời trang; mô hình máy
bay trong thí nghiệm khí động lực học; bản vẽ thiết kế hoặc bản vẽ chế tạo của một
chi tiết máy trong Vẽ kỹ thuật; mơ hình đại số mệnh đề hoặc đại số tập hợp,… của
Đại số Boole; mơ hình hình học cầu của Hình học Riemann (nghĩa hẹp); mơ hình
tốn kinh tế; mơ hình gia đình (hay làng,…) văn hóa Việt Nam; v.v…là những ví dụ
về mơ hình theo nghĩa trên đây.
Theo cách hiểu nơm na “mơ hình là sản phẩm của ý tưởng bắt chước”, có thể
phân biệt hai loại: mơ hình diễn họa (descriptive model, bắt chước hay thể hiện đối
tượng khác, ở một số thuộc tính và quan hệ tiêu biểu, như mơ hình địa cầu, mơ hình
máy bay,…trên đây) và mơ hình chuẩn mực (normative model) hay mơ hình platon
(là mẫu qui chiếu, tức là làm mẫu cho đối tượng khác bắt chước hay thể hiện, như
mơ hình làng văn hóa Việt Nam,…).
Đầu thế kỷ XX, các nhà khoa học đã xây dựng và giải thích được khái niệm
về cơ học lượng tử, và đã quay trở lại nghiên cứu về ánh sáng và truyền dẫn ánh
sáng trong tự nhiên, các nhà khoa học đã sử dụng mơ hình lưỡng tính “sóng – hạt”
để giải thích hiện tượng của ánh sáng [16]. Vậy có thể sử dụng mơ hình để thu nhận
thơng tin và rút ra các kết luận về sự vật hiện tượng đã được mơ hình hóa.
 Mơ hình hóa: Biểu diễn một đối tượng nghiên cứu bằng mơ hình tương ứng

theo một cách tiếp cận nào đó, gọi là mơ hình hóa đối tượng theo cách tiếp cận ấy [9].
Ví dụ, một vật rắn thực khi chịu tác dụng của lực có thể vừa chuyển động
vừa biến dạng. Nếu chỉ xét chuyển động do lực gây ra, mà bỏ qua biến dạng, nghĩa
là khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ (thuộc vật) được xem như khơng đổi trong q
trình chuyển động, thì vật rắn thực đã được mơ hình hóa dưới dạng vật rắn tuyệt
đối. Khi đó lực chỉ có tác dụng cơ học ngồi (khơng làm biến đổi trạng thái cơ học
trong lịng vật thể). Đó chính là cách tiếp cận của Cơ học vật rắn tuyệt đối .
Với cách tiếp cận này, có thể thực hiện các phép biến đổi tương đương về lực
(theo nghĩa bảo toàn tác dụng cơ học ngồi, đặc trưng bởi vectơ chính và vectơ
mơmen chính của hệ lực) như hợp hai lực đồng phẳng, trượt lực trên đường tác
dụng, v.v…Nếu vật rắn thực được mơ hình hóa dưới dạng vật rắn biến dạng nghĩa
là khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ (thuộc vật) có thể thay đổi, lực sẽ có tác dụng

14


cơ học trong (gây ra biến đổi trạng thái cơ học trong lịng vật thể). Khi đó, với Cơ
học vật rắn biến dạng, các phép biến đổi tương đương về tác dụng ngồi nói trên sẽ
khơng cịn ý nghĩa vì nó khơng bảo tồn tác dụng trong.
Hơn thế nữa, nếu chỉ xét chuyển động đơn thuần mà không quan tâm ngun
nhân biến đổi chuyển động (là lực), thì cịn có thể bỏ qua cả tính vật chất (như:
khơng có khối lượng – là đại lượng đặc trưng cho quán tính của vật khi chịu tác
dụng của lực – và các vật có thể xuyên qua nhau khi chuyển động,…). Đó là cách
tiếp cận của Động hình học (trong Cơ học) và Hình học. Mơ hình tương ứng là mơ
hình hình học quen thuộc.
 Lí thuyết mơ hình h a: là cơ sở lí luận để xây dựng mơ hình :
-

Xác định mơ hình thoả mãn các u cầu đặt ra của bài tốn khảo sát ngun

hình, tức là xác định tính hợp thức của mơ hình.
-

Xác định các phép biến đổi kết quả từ mơ hình thành kết quả tương ứng về

ngun hình.
Trong luận văn này mơ hình là những mạch điện mô phỏng ở chương 2 bằng
các phần mềm mô phỏng (xem khái niệm mô phỏng ở mục 1.3.2).
b. Phân loại
Hiện chưa có một lý thuyết tổng quát về mơ hình nói chung, mà chỉ có những
lý thuyết được xây dựng cho một số loại mơ hình. Chẳng hạn, trong lĩnh vực khoa
học công nghệ, theo các cơ sở lý thuyết này, có các loại mơ hình sau đây:
 Mơ hình trích mẫu: Để xác định một thuộc tính hay một quan hệ nào đó ở
một tổng thể (là một tập hợp những cá thể hay một môi trường cá thể hóa được theo
một nghĩa nhất định) mà vì một lí do nào đó, khơng thể tiến hành thực nghiệm trên
mọi cá thể của nó, như : đánh giá chất lượng bia lon hay bia tươi của nhà máy bia
X, đánh giá mức độ ô nhiễm của nước sông Y, v.v…, ta chỉ có thể và cũng chỉ cần
khảo sát một tập hợp cá thể (mẫu bia, mẫu nước,…) được trích ra từ tổng thể đó
(gọi là mơ hình trích mẫu hay tập mẫu), rồi từ kết quả có được trên mơ hình suy ra
kết luận hợp thức đối với ngun hình.
Trong trường hợp này, mơ hình là thực thể vật lí tách ra từ ngun hình (để tiện
trình bày, có thể nói : mơ hình cùng chất với ngun hình), lý thuyết mơ hình hóa là Lý
thuyết xác suất và thống kê toán học đã được xây dựng từ cuối thế kỉ 17, cho phép :

15


-

Chọn mơ hình hợp thức – là tập mẫu có dung lượng đáp ứng độ chính xác và

độ tin cậy cho trước của tiêu thức (thuộc tính hoặc quan hệ tiêu biểu) cần xét.
-

Đánh giá (suy diễn) thống kê đúng đắn các tiêu thức tương ứng của tổng thể.

Chẳng hạn, có thể dùng cơng thức xác định dung lượng n của tập mẫu:
 u
n   
 





2

Trong đó:  – độ lệch chuẩn, u – phân vị mức

1 
2

, β – độ tin cậy, ε – độ chính xác;

u = 1,64 khi  = 90% ; u = 1,96 khi  = 95%

Ví dụ:

u = 2,33 khi  = 98% ; u = 2,58 khi  = 99%
Mơ hình trích mẫu được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực quen thuộc

như: điều tra xã hội học, thống kê ngôn ngữ học, quy hoạch thực nghiệm,
v.v…Trong luận văn này mơ hình trích mẫu được ứng dụng trong q trình thực
nghiệm sư phạm (xem chương 3)
 Mơ hình đồng dạng: Hai thực thể được gọi là đồng dạng khi các đại lượng
vật lý cùng tên của chúng tỉ lệ với nhau, đồng dạng hình học nếu chỉ có tỉ lệ về các
chiều dài tương ứng, đồng dạng động hình học nếu có tỉ lệ về các vận tốc tương
ứng, đồng dạng động lực học nếu có tỉ lệ về các lực tương ứng. Dễ dàng thấy rằng
đồng dạng động hình học thì cũng đồng dạng hình học và đồng dạng động lực học
thì cũng đồng dạng động hình học.
Mơ hình đồng dạng là một thực thể có các thơng số vật lý cùng tên với
nguyên hình (tức là giống chất với nguyên hình) và được xác định theo Lý thuyết
đồng dạng [9].
Theo Lý thuyết đồng dạng, điều kiện cần và đủ để hai q trình đồng dạng là
mơ tả tốn học của chúng chỉ khác nhau về trị số của các đại lượng có thứ nguyên
(giống chất) và các chuẩn số của chúng bằng nhau đôi một (định lý đồng dạng thứ
ba). Mỗi chuẩn số này là giá trị (không thứ ngun) của một nhóm biến đặc trưng
cho thực thể.
Ví dụ , các chuẩn số đồng dạng chủ yếu trong Động lực học chất lưu là:
-

Số Reynold Re = vl/, là tỉ số giữa lực quán tính và lực nhớt.

-

Số Mach M = v/c là tỉ số giữa lực đàn hồi và lực quán tính, đánh giá ảnh

hưởng của tính nén được của chất lưu (M <1 – hạ âm, M >1 – siêu âm),...

16

Các chuẩn số đồng dạng chủ yếu về truyền nhiệt (ổn định, trong chất lỏng
không nén được) là số Nusselt.
Nu = l/K, trong đó  – hệ số truyền nhiệt, K – độ dẫn nhiệt,...
Tuỳ theo các chuẩn cứ đồng dạng : hình học, động hình học, hay động lực
học, có những mơ hình đồng dạng tương ứng. Bản vẽ kỹ thuật trong Hình học họa
hình và Vẽ kỹ thuật, mơ hình hàng khơng mẫu hạm trong phịng triển lãm,...là
những ví dụ về mơ hình đồng dạng hình học; mơ hình của một vật bay nào đó (máy
bay, tàu vũ trụ,...), tuỳ trường hợp sử dụng, có thể là một mơ hình đồng dạng hình
học, động hình học hoặc động lực học. Ví dụ để nghiên cứu sức cản của khơng khí
đối với máy bay thực, mơ hình máy bay trong thiết bị thổi ở phịng thí nghiệm phải
là một mơ hình động lực học có cùng các chuẩn số đồng dạng với quá trình thực; để
nghiên cứu sức chịu đựng của một đập nước thực trước khi xây dựng, mơ hình đập
nước trong thiết bị thí nghiệm thủy cơng phải là mơ hình động lực học tương ứng.
Trong luận văn này mơ hình đồng dạng được sử dụng để mơ phỏng chiều của
dịng điện, đường đi của tín hiệu … trong các mạch điện mô phỏng bằng Powerpoint.
 Mô hình tương tự: Hai thực thể khác nhau về bản chất vật lý được gọi là
tương tự khi trạng thái của chúng được mô tả bằng cùng một hệ phương trình vi
phân và điều kiện đơn trị (điều kiện đầu và điều kiện biên).
Mơ hình tương tự là một thực thể có những thơng số vật lý khác tên với nguyên
hình (tức là khác chất với nguyên hình) và được xác định theo Lý thuyết tương tự. Mơ
hình này thường được gọi tên theo chất liệu của mơ hình và ngun hình.
Mơ hình tương tự hiện được dùng nhiều trong các mạch điều khiển PLC.

Hình 1.3. Mơ hình điện-cơ

17