Nghiên cứu bài giảng điện tử cho môn học PLC S7 300 ứng dụng mô phỏng bằng WINCC và PLCSIM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.73 MB, 93 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------VŨ THANH TUYẾN
VŨ THANH TUYẾN
CHUYÊN NGÀNH: PHƯƠNG PHÁP &
LÝ LUẬN GIẢNG DẠY
“NGHIÊN CỨU BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CHO MÔN HỌC PLC S7300 ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG BẰNG S7 –PLCSIM
TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠ ĐIỆN HÀ NỘI ”
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học
Chuyên sâu: Sư phạm kỹ thuật điện
KHOÁ2008-2010
Hà Nội – Năm 2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------VŨ THANH TUYẾN
“NGHIÊN CỨU BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CHO MÔN HỌC PLC S7-300 ỨNG
DỤNG MÔ PHỎNG BẰNG S7 –PLCSIM
TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠ ĐIỆN HÀ NỘI ”
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Phương pháp và lý luận giảng dạy
Chuyên sâu : Sư phạm Kỹ thuật Điện
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS. TS. Phạm Văn Bình
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, đến nay tơi đã hồn thành luận
văn thạc sĩ chuyên ngành Phương pháp lý luận giảng dạy, chuyên sâu Sư phạm kĩ
thuật điện với đề tài: “Nghiên cứu bài giảng điện tử cho môn học PLC S7-300 ứng
dụng mô phỏng bằng S7- PLCSIM, tại Trường Cao đẳng nghề cơ điện Hà Nội”.
Tơi xin trân trọng bày tỏ lịng biết ơn đến các thầy giáo, cô giáo và đặc biệt
là thầy cơ giáo trong khoa, những người đã tận tình dạy bảo, giúp đỡ và định
hướng cho tôi trong quá trình h ọc tập và nghiên cứu khoa học.
Tơi xin trân trọng cảm ơn ban giám hiệu và các thầy cô giáo trong Khoa
Điện trường Cao đẳng nghề cơ điện Hà Nội đã cung cấp những số liệu cần thiết
giúp đỡ tôi trong thời gian nghiên cứu đề tài trên.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS.Phạm Văn Bình,
người đã định hướng, chỉ bảo và dìu dắt tơi trong q trình nghiên cứu đề tài.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các tập thể, cá nhân, bạn bè và người thân
đã chỉ bảo, giúp đỡ, động viên, khích lệ tơi trong suốt thời gian quá trình học
tập và nghiên cứu khoa học.
Hà Nội, ngày 13 tháng 10 năm 2010
Tác giả luận văn
Vũ Thanh Tuyến
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và chưa hề được sử dụng và bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã
được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn
gốc.
Hà Nội, ngày 13 tháng 10 năm 2010
Người viết cam đoan
Vũ Thanh Tuyến
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
STT
Ký hiệu
Chữ viết tắt
1
KHGD
Khoa học giáo dục
2
CNDH
Công nghệ dạy học
3
TT NCGD&BGGV
Trung tâm nghiên cứu giáo dục & bồi
dưỡng giáo viên
4
ĐHSP
Đại học sư phạm
5
PTDH
Phương tiện dạy học
6
PTKT
Phương tiện kĩ thuật
7
CNTT & TT
Công nghệ thông tin và truyền thơng
8
MTĐT
Máy tính điện tử
9
SV
Sinh viên
10
GV
Giáo viên
11
QĐ
Quyết định
12
BLĐ TBXH
Bộ lao động thương binh xã hội
13
BGĐT
Bài giảng điện tử
14
SGK
Sách giáo khoa
15
CN
Công nghiệp
16
GD&ĐT
Giáo dục và đào tạo
17
PTN
Phịng thí nghiệm
18
CT
Chương trình
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MINH HOẠ
Hình 1.1
Bản chất của cơng nghệ dạy học
Hình 1.2
Các thành phần của cơng nghệ dạy học
Hình 1.3
Cấu trúc bài giảng điện tử
Hình 1.4
Vị trí của phương tiện dạy học trong dạy học kĩ thuật
Hình 2.1
Mạch AND
Hình 2.2
Hệ thống điều khiển sử dụng PLC
Hình 2.3
Ngơn ngữ lập trình LAD
Hình 2.4
Ngơn ngữ lập trình STL
Hình 2.5
Ngơn ngữ lập trình FBD
Hình 2.6
Ngơn ngữ lập trình GRAPH
Hình 2.7
Ngơn ngữ lập trình High GRAPH
Hình 2.8
Các khối module PLC S7-300
Hình 2.9
Cổng giao tiếp của các PLC
Hình 2.10
Thanh rack
Hình 2.11
Sơ đồ phân bố các racks
Hình 2.12
Giao diện của phần mềm Ms-Powerpoint
Hình 2.13
Giao diện của phần mềm Microsoft Frontpage
Hình 3.1
Các bước thiết kế bài giảng điện tử
Hình 3.2
Giao diện trang chính
Hình 3.3
Giao diện mục tiêu
Hình 3.4
Giao diện nội dung mục tiêu
Hình 3.5
Giao diện xuất hiện các tiêu đề bài 1
Hình 3.6
Giao diện mục 1.1 Lệnh AND
Hình 3.7
Giao diện lệnh OR
Hình 3.8
Giao diện lệnh time
Hình 3.9
Giao diện bài tập
Hình 3.10
Giao diện sơ đồ nguyên lý
Hình 3.11
Giao diện sơ đồ đấu dây
Hình 3.12
Giao diện simatic manager – điều khiển 3 băng tải
Hình 3.13
Giao diện sử dụng ngơn ngữ LAD
Hình 3.14
Giao diện S7-PLC sim
Hình 3.15
Giao diện chạy phần mềm PLC S7-300
Hình 3.16
Giao diện chạy mô phỏng trên S7-PLCSIM khi cả 3 băng
tải đang làm việc
Hình 3.17
Giao diện mơ phỏng trên S7 – PLCsim khi ấn nút dừng,
bắt đầu động cơ D3 dừng trước
MỤC LỤC
----o0o--Trang
MỞ ĐẦU
1
1. Lý do chọn đề tài................................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu.......................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...................................................................... 2
3.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................... 2
3.2. Phạm vi nghiên cứu....................................................................................... 2
4. Nhiệm vụ nghiên cứu.........................................................................................
2
5. Giả thuyết khoa học............................................................................................ 3
6. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 3
7. Cấu trúc luận văn................................................................................................ 3
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY
DỰNG BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ ..........................................................................
4
1.1. Tổng quan........................................................................................................ 4
1.1.1. Vai trị của cơng nghệ thơng tin đối với giáo dục.....................................
4
1.1.2. Ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục.......................................... 5
1.2. Công nghệ dạy học hiện đại............................................................................
7
1.2.1. Công nghệ.................................................................................................. 7
1.2.2. Công nghệ dạy học.................................................................................... 8
1.2.3. Bản chất và đặc điểm của công nghệ dạy học hiện đại............................. 9
1.2.4. Các thành phần của công nghệ dạy học hiện đại....................................... 10
1.2.5. Tác dụng của công nghệ dạy học..............................................................
11
1.2.6. Những điểm lưu ý về công nghệ dạy học hiện đại……………………… 13
1.2.7. Bài giảng theo công nghệ dạy học hiện đại……………………………... 13
1.2.8. Một số xu thế của dạy học hiện đại…………………………………….. 15
1.3. Bài giảng điện tử…………………………………………………………….
18
1.3.1. Khái niệm.................................................................................................
18
1.3.2. Cấu trúc cơ bản của Bài giảng điện tử...................................................... 19
1.3.3. Các yêu cầu khi thiết kế bài giảng điện tử................................................ 19
1.3.4. Các yêu cầu khi sử dụng bài giảng điện tử............................................... 20
1.3.5. Đặc điểm bài giảng điện tử....................................................................... 21
1.3.5.1. Ưu điểm........................................................................................... 21
1.3.5.2. Hạn chế............................................................................................ 22
1.4. Phương tiện dạy học........................................................................................ 22
1.4.1. Phương tiện...............................................................................................
23
1.4.2. Đa phương tiện (Multimedia).................................................................... 23
1.4.3. Phương tiện dạy học.................................................................................. 24
1.4.4. Vai trò của phương tiện dạy học...............................................................
25
1.4.5. Một số nguyên tắc sư phạm trong việc tạo và sử dụng phương tiện dạy
học..........................................................................................................................
27
1.4.5.1. Nguyên tắc an toàn........................................................................... 28
1.4.5.2. Nguyên tắc vừa sức..........................................................................
29
1.4.5.3. Nguyên tắc hiệu quả......................................................................... 29
1.4.6. Khả năng dạy học bằng máy tính điện tử.................................................. 31
1.4.6.1. Các khả năng cơ bản của MTĐT...................................................... 31
1.4.6.2. Các khả năng hỗ trợ của máy tính điện tử trong dạy học................. 32
1.4.6.3. Những mặt hạn chế của máy tính điện tử trong dạy học.................. 36
1.5. Đặc điểm tâm lý của sinh viên........................................................................
37
1.5.1. Sự phát triển về nhận thức, trí tuệ của SV.................................................. 37
1.5.2. Sự phát triển động cơ học tập của SV........................................................
38
1.5.3. Đời sống xúc cảm, tình cảm của SV..........................................................
39
1.5.4. Đặc điểm về tự đánh giá, tự ý thức, tự giáo dục ở SV...............................
40
1.5.5. Những nhược điểm của sinh viên………………………………………... 41
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CHO
MODULE PLC NÂNG CAO…………………………………………………..
43
2.1. Tổng quan về PLC…………………………………………………………... 43
2.1.1. Giới thiệu về PLC...................................................................................... 43
2.1.2. Phân loại………………………………………………………………... 44
2.1.3. Các bộ điều khiển và phạm vi ứng dụng ……………………………….. 45
2.1.3.1. Các bộ điều khiển…………………………………………………. 45
2.1.3.2. Phạm vi ứng dụng…………………………………………………. 45
2.1.4. Các lĩnh vực ứng dụng PLC…………………………………………….
45
2.1.5. Các ưu điểm khi sử dụng hệ thống điều khiển với PLC………………... 46
2.1.6. Giới thiệu các ngơn ngữ lập trình……………………………………….. 46
2.2. Tổng qt về PLC S7-300…………………………………………………... 48
2.2.1. Giới thiệu tổng quan về PLC S7-300……………………………………
48
2.2.2. Các module của PLC -300………………………………………………. 49
2.3. Phần mềm mô phỏng S7-PLCSIM………………………………………….. 54
2.4. Phân tích chung về mơdule PLC nâng cao………………………………….. 55
2.4.1. Mục tiêu chung của mơn học …………………………………………...
55
2.4.2. Chương trình môn học…………………………………………………... 55
2.4.3. Đặc điểm nội dung môn học…………………………………………….. 56
2.4.3.1. Tính cụ thể và trừu tượng………………………………………… 56
2.4.3.2. Tính tổng hợp và tính tích hợp…………………………………… 56
2.4.3.3. Tính ứng dụng - thực tiễn………………………………………… 57
2.5. Lựa chọn phần mềm và các công cụ để xây dựng bài giảng điện tử cho
modulle PLC nâng cao…………………………………………………………...
57
2.5.1. Ms- Powerpoint………………………………………………………….
57
2.5.2. Microsoft Frontpage…………………………………………………….. 59
2.6. Điều kiện để sử dụng hiệu quả bài giảng điện tử Modull PLC nâng cao tại
Trường Cao đẳng nghề cơ điện Hà Nội…………………………………………
62
2.6.1. Yêu cầu về cơ sở vật chất, trang thiết bị………………………………...
62
2.6.2. Yêu cầu đối với giảng viên........................................................................ 62
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MINH HỌA BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CHO
MODULE PLC NÂNG CAO CHO HỆ CAO ĐẲNG NGHỀ.......................... 63
3.1. Các bước thiết kế xây dựng bài giảng điện tử trên Microsoft FrontPage........ 63
3.1.1. Xác định mục tiêu của bài học..................................................................
63
3.1.2. Lựa chọn kiến thức cơ bản và trọng tâm................................................... 63
3.1.3. Xác định cấu trúc của bản thiết kế BGĐT................................................. 64
3.1.4. Tạo Web Site cho bài và các trang Web cho các mục trong bài………...
64
3.1.5. Các lệnh hỗ trợ trong quá trình thiết kế BGĐT…………………………. 65
3.1.6. Thiết kế hoạt động dạy học……………………………….......................
66
3.1.7. Liên kết giữa Web Site với các trang Web và các trang Web của bản
thiết kế BGĐT với các file khác…………………………………………………. 67
3.1.8. Hoàn thiện và kiểm tra việc thiết kế bài giảng………………………….. 67
3.2. Xây dựng bài giảng điện tử cho bài điều khiển động cơ chạy tuần tự………
69
3.2.1. Thiết kế trang chính……………………………………………………... 69
3.2.2. Thiết kế các trang của bài 1……………………………………………... 69
3.2.3. Thiết kế và chạy phần mềm PLC S7-300……………………………….. 75
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................ 78
1. Kết luận..............................................................................................................
78
2. Kiến nghị............................................................................................................
78
Danh mục các hình vẽ minh hoạ...................................................................
Tài liệu tham khảo..................................................................................................
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong quá trình tiến hành đổi mới PPDH, thì GV là những người tiên phong
trong q trình đổi mới đó. Vì vậy GV phải ln ln tìm ra những “con đường”
mới để giúp người học lĩnh hội được kiến thức nhánh nhất, tốt nhất. Từ đó GV lại
có thể nâng cao trình độ của mình và là những tấm gương sáng cho người học.
Để thực hiện mục tiêu phát triển kinh tế – xã hội theo hướng cơng nghiệp
hố, hiện đại hố và trong bối cảnh hội nhập kinh tế quốc tế, yêu cầu đặt ra đối với
nguồn nhân lực là: Có trình độ văn hoá, khoa học kỹ thuật, tay nghề, đặc biệt là
nguồn nhân lực cao.
Tự động hoá đã “ăn” sâu vào mọi lĩnh vực của đời sống. Cao cấp hơn, các
ngành CN tự động còn phục vụ cho an ninh quốc phịng, y tế… Có lẽ, việc phát
triển tự động hố là yêu cầu không thể bàn cãi hiện nay, nhưng trên bước đường
thực hiện mục tiêu này, theo các chuyên gia trong ngành, nỗi lo lớn nhất hiện nay là
nguồn nhân lực, vừa thiếu lại vừa yếu. Đây là vấn đề đang đặt ra với ngành giáo
dục.
Đảng và Nhà nước ta đã đặt giáo dục ở vị trí cao. Nghị quyết Trung ương 2
khoá VIII đã xác định phát triển giáo dục và đào tạo là quốc sách hàng đầu, là nền
tảng động lực thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội trong giai đoạn đẩy mạnh cơng
nghiệp hố, hiện đại hố đất nước. Đại hội đại biểu tồn quốc của Đảng lần thứ IX
đã xác đinh rõ nhiệm vụ của ngành giáo dục là: “Đổi mới mạnh mẽ PPDH, khắc
phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng
bước áp dụng các PPDH tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học…”.
Trong đổi mới PPDH theo hướng hiện đại hóa, việc phát triển và ứng dụng
CNTT&TT, mơi trường dạy học đa phương tiện vào quá trình dạy học là yêu cầu
bắt buộc. Với phương pháp học tập mới này, SV sẽ đóng vai trị trung tâm trong
hoạt động dạy học. Vai trò của SV đối với việc học sẽ mang tính tích cực, chủ động
hơn.
-1-
Môn học PLC (Programmable Logic Control) là môn không thể thiếu trong
ngành tự động hố, do đó là mơn học bắt buộc đối với SV học ngành này. Đây là
môn học sử dụng sản phẩm công nghiệp, để điều khiển các máy móc thiết bị và dây
chuyền sản xuất theo tiêu thuật tốn điều khiển tuần tự, do đó địi hỏi SV có tư duy
cao. Do đó để đào tạo được nguồn nhân lực cao đòi hỏi các trường phải có trang
thiết bị dạy học trực quan. Nhưng hầu hết các nhà trường không đáp ứng được.
Điều này, làm người học khó khăn hơn trong q trình lĩnh hội kiến thức.
Do đó để tiết học trực quan, sinh động khi giảng dạy mơn PLC nói chung và
PLC S7-300 nói riêng, giúp SV tiếp cận gần với thực tế và khắc phục phần nào còn
thiếu về mặt trang thiết bị. Được sự đồng ý của PGS.TS. Phạm Văn Bình, tơi đã lựa
chọn đề tài : “Nghiên cứu BGĐT cho môn học PLC S7-300 ứng dụng mô phỏng
bằng S7- PLCSIM tại Trường Cao đẳng nghề cơ điện Hà Nội”.
Nghiên cứu BGĐT cho môn học PLC S7-300: là nghiên cứu về BGĐT và
nội dung mơn học PLC S7-300. Trên cơ sở đó xây dựng BGĐT cho mơn học.
2. Mục đích nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu cách thức xây dựng và sử dụng BGĐT trong đào tạo nghề,
trên cơ sở phần mềm PLC S7-300, mơ phỏng bằng S7- PLCSIM. Trên cơ sở đó,
tiến hành xây dựng một số BGĐT môn học PLC.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Phương pháp dạy hoc, PTDH, nội dung khoa học của môn học.
- Xây dựng BGĐT cho môn học PLC S7-300.
- Phần mềm thiết kế BGĐT.
- Phần mềm PLC S7-300.
- Phần mềm mô phỏng S7-PLCSIM.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu Cơ sở lý luận dạy học, PPDH, PTDH, tâm lý lứa
tuổi HS, SV, BGĐT và nội dung môn học PLC S7-300.
-2-
Xây dựng BGĐT cho mơn học PLC S7-300. Từ đó ứng dụng thiết kế BGĐT
minh họa một số bài tập mơn học PLC cơ bản trong chương trình khung hệ cao
đẳng nghề.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài đặt ra một số nhiệm vụ cơ bản sau:
- Nghiên cứu cơ sở lý dạy học, PPDH, PTDH.
- Tìm hiểu lý thuyết xây dựng và sử dụng BGĐT.
- Phân tích nội dung, PPDH mơn PLC nâng cao.
- Nghiên cứu PLC S7-300 và S7 PLCSIM.
- Xây dựng BGĐT cho môn học PLC nâng cao.
5. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng và sử dụng BGĐT cho môn PLC S7-300 theo hướng dạy học
hiện đại và có mơ phỏng băng PLCSIM. Đáp ứng yêu cầu sư phạm thì sẽ hỗ trợ tốt
hoạt động dạy và học, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học môn PLC S7-300 ở
Trường Cao đẳng nghề cơ điện Hà Nội.
6. Phương pháp nghiên cứu
- Phân tích cơ sở lý luận của việc xây dựng BGĐT.
- Phân tích nội dung, chương trình mơn học PLC S7-300
- Phương pháp quan sát sư phạm.
- Phương pháp điều tra giáo dục.
- Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia.
7. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung
luận văn được thể hiện trong 3 chương:
Chương I: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng BGĐT.
Chương II: Nghiên cứu xây dựng BGĐT môn học PLC S7-300 tại trường
Cao đẳng nghề cơ điện Hà Nội.
Chương III: Thiết kế minh hoạ BGĐT môn học PLC S7-300 cho ngành điện
công nghiệp hệ Cao đẳng nghề.
-3-
Chương 1:
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
CỦA VIỆC XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ
1.1. Tổng quan
1.1.1. Vai trò của CNTT đối với giáo dục
CNTT - đặc biệt là Internet, bắt đầu được sử dụng ở Hoa Kỳ vào năm 1995
và sau đó bắt đầu được phổ biến rộng rãi trên tồn thế giới. Ngày nay, thật khó có
thể hình dung được thế giới của chúng ta sẽ như thế nào nếu như khơng có các ứng
dụng CNTT.
Đối với ngành giáo dục cũng không phải ngoại lệ. CNTT, cụ thể là Internet,
được tạo ra đầu tiên nhằm mục đích quân sự và cơng nghiệp, sau đó mới được ứng
dụng vào giáo dục. Trong hệ thống giáo dục phương Tây, CNTT đã được chính
thức tích hợp vào chương trình học phổ thơng. Người ta đã nhanh chóng nhận ra
rằng nội dung về CNTT đã có ích cho tất cả các mơn học khác. Và sự ra đời của
Internet với các kết nối băng tần rộng tới tất cả các trường học, áp dụng kiến thức,
kỹ năng và hiểu biết về CNTT trong các môn học đã trở thành hiện thực.
Cùng với sự bùng nổ của CNTT và truyền thơng, hình thức đào tạo từ xa đã
và đang là một loại hình cần được nhân rộng nhằm tạo cơ hội cho người học có thể
tự học, nghiên cứu và trau dồi kiến thức. Ngày nay SV có thể luyện thi đại học, tự
học thêm kiến thức tại nhà thơng qua máy tính và các phần mềm hỗ trợ cùng các
trang web giành cho học tập. Đối với GV ngồi tìm kiếm thơng tin trên mạng cung
có thể giao bài tập cho SV qua mạng, …
Đối với Việt Nam, có thể nhiều người chưa quen thuộc với khái niệm này,
song ngày nay, hình thức này đã trở thành một bộ phận cấu thành không thể tách rời
của hệ thống giáo dục tại nhiều nước trên thế giới. Việt Nam cũng đặt mục tiêu này
vào “Chiến lược phát triển giáo dục”.
Như vậy việc xây dựng các bài giảng theo công nghệ mô phỏng trên cơ sở
ứng dụng CNTT và các phương tiện hiện đại khác vào dạy học nhằm rút ngắn thời
gian đào tạo, nâng cao chất lượng dạy học, thay đổi hình thức dạy học, đa dạng hóa
-4-
hình thức dạy học, tạo điều kiện cho nhiều đối tượng có thể tham gia học tập, hình
thành xã hội hóa học tập.
1.1.2. Ứng dụng CNTT trong giáo dục
Xuất phát từ các văn bản chỉ đạo của Đảng và nhà nước nhất là chỉ thị 58CT/UW của Bộ Chính Trị ngày 07 tháng 10 năm 2000 về việc đẩy mạnh ứng dụng
CNTT phục vụ sự nghiệp Cơng nghiệp hóa và Hiện đại hóa đã chỉ rõ trọng tâm của
ngành giáo dục là đào tạo nguồn nhân lực về CNTT và đẩy mạnh ứng dụng CNTT
trong công tác giáo dục và đào tạo, đây là nhiệm vụ mà Thủ tướng Chính phủ đã
giao cho ngành giáo dục giai đoạn 2001 – 2005 thông qua quyết định số
81/2001/QĐ-TTg.
CNTT mở ra triển vọng to lớn trong việc đổi mới các phương pháp và hình
thức dạy học. Những PPDH theo cách tiếp cận kiến tạo, PPDH theo dự án, dạy học
phát hiện và giải quyết vấn đề càng có nhiều điều kiện để ứng dụng rộng rãi. Các
hình thức dạy học như dạy học đồng loạt, dạy theo nhóm, dạy cá nhân cũng có
những đổi mới trong môi trường CNTT và truyền thông. Chẳng hạn, cá nhân làm
việc tự lực với máy tính, với Internet, dạy học theo hình thức lớp học phân tán qua
mạng, dạy học qua cầu truyền hình. Nếu trước kia người ta nhấn mạnh tới phương
pháp dạy sao cho SV nhớ lâu, dễ hiểu, thì nay phải đặt trọng tâm là hình thành và
phát triển cho SV các phương pháp học chủ động. Nếu trước kia người ta thường
quan tâm nhiều đến khả năng ghi nhớ kiến thức và thực hành kỹ năng vận dụng, thì
nay chú trọng đặc biệt đến phát triển năng lực sáng tạo của SV. Như vậy, việc
chuyển từ “lấy GV làm trung tâm” sang “lấy SV làm trung tâm” sẽ trở nên dễ dàng
hơn.
Ứng dụng CNTT được thể hiện cụ thể:
Ứng dụng CNTT trong đổi mới PPDH: Triển khai áp dụng CNTT trong dạy
và học, hỗ trợ đổi mới phương pháp giảng dạy, tích hợp ứng dụng CNTT ngay trong
mỗi môn học một cách hiệu quả và sáng tạo ở những nơi có điều kiện thiết bị tin
học; xây dựng nội dung thông tin số phục vụ giáo dục. Phát huy tính tích cực tự
học, tự tìm tịi thơng tin qua mạng internet của người học; tạo điều kiện để người
-5-
học có thể học ở mọi nơi, mọi lúc, tìm được nội dung học phù hợp; xóa bỏ sự lạc
hậu về công nghệ và thông tin do khoảng cách địa lý đem lại. Khuyến khích GV,
giảng viên soạn bài trình chiếu, BGĐT và giáo án trên máy tính. Khuyến khích GV,
giảng viên trao đổi kinh nghiệm giảng dạy qua website của các cơ sở GD và ÐT và
qua Diễn đàn giáo dục trên website bộ. Triển khai mạnh mẽ công nghệ học điện tử
(e-Learning). Tổ chức cho GV, giảng viên soạn BGĐT e-Learning trực tuyến; tổ
chức các khóa học trên mạng, tăng tính mềm dẻo trong việc lựa chọn cơ hội học tập
cho người học.
Ứng dụng CNTT trong điều hành quản lý giáo dục: Ðiều tra, khảo sát hiện
trạng, xác định nhu cầu và nhiệm vụ về CNTT trong các cơ quan quản lý giáo dục
và cơ sở giáo dục trên toàn quốc, làm cơ sở cho việc lập kế hoạch ứng dụng CNTT
dài hạn của ngành. Ứng dụng CNTT để triển khai thực hiện cải cách hành chính và
Chính phủ điện tử, thực hiện việc chuyển phát công văn, tài liệu qua mạng. Tin học
hóa cơng tác quản lý ở các cấp quản lý giáo dục (Bộ, sở, phòng) và ở các cơ sở giáo
dục. Xây dựng hệ thống thông tin quản lý giáo dục và thống kê giáo dục thơng qua
việc tích hợp cơ sở dữ liệu từ các cơ sở giáo dục đến các cấp quản lý giáo dục. Các
cơ sở giáo dục và đào tạo nghiên cứu khai thác và sử dụng kết quả phân tích dữ liệu
thi tốt nghiệp trung học phổ thông và thi tuyển sinh đại học, cao đẳng do Bộ GD và
ÐT cung cấp hằng năm trong công tác quản lý giáo dục của địa phương, đánh giá
công tác của từng hội đồng coi thi, chấm thi.
Để ứng dụng hiệu quả CNTT trong giáo dục thì địi hỏi đầu tiên là phải nâng
cao trình độ tin học cho GV và các cán bộ quản lý giáo dục, cơ sở vật chất về CNTT
& TT phải được trang bị đầy đủ.
Tiếp tục triển khai giảng dạy môn tin học trong nhà trường theo chương trình
đã ban hành. Tổ chức xây dựng chương trình học tin học ứng dụng theo các mô-đun
kiến thức để có thể áp dụng cho nhiều cấp học một cách mềm dẻo, thiết thực, cập
nhật nội dung công nghệ mới. Tích cực khai thác và đưa phần mềm mã nguồn mở
vào chương trình giảng dạy CNTT ở các cấp học. Tăng cường sử dụng trực tiếp
chương trình đào tạo và tài liệu bằng tiếng Anh trong giảng dạy các môn CNTT.
-6-
Xây dựng chương trình, tài liệu bồi dưỡng, chuẩn kiến thức và kỹ năng về
CNTT phù hợp từng nhóm đối tượng được bồi dưỡng là cán bộ, công chức, cán bộ
quản lý giáo dục, GV, giảng viên và viên chức chuyên trách ứng dụng CNTT. Triển
khai phổ biến các chuẩn kiến thức và kỹ năng về CNTT của các nước tiên tiến.
Triển khai các chương trình đào tạo, bồi dưỡng về CNTT cho đội ngũ GV và cán bộ
quản lý giáo dục.
Tăng cường công tác nghiên cứu khoa học và ứng dụng CNTT trong công
tác nghiên cứu khoa học, công nghệ. Xây dựng chương trình nghiên cứu về cơng
nghệ giáo dục theo tinh thần áp dụng CNTT trong quá trình dạy và học.
Đối với Môn học PLC S7-300 là môn học thuộc khối kiến thức nâng cao
trong hệ thông kiến thức của ngành điện công nghiệp đối với hệ cao đẳng nghề.
Việc ứng dụng CNTT nhằm xây dựng BGĐT cho Module cịn gặp nhiều khó khăn.
Hiện nay, việc giảng dạy Môdule này tại hầu hết các trường Cao đẳng nghề mới chỉ
dừng lại ở PLC S7200. Trong khi đó thực tế đã có PLC S7400. Vì lý do trên, tơi
chọn đề tài: “Nghiên cứu BGĐT cho môn học PLC S7-300 ứng dụng mô phỏng
bằng S7- PLCSIM tại Trường Cao đẳng nghề cơ điện Hà Nội”, với mong muốn
trường học dần tiếp cận với sản xuất và đóng góp một phần vào cơng cuộc đổi mới
PPDH cho mơn học này nói riêng và trong giáo dục nói chung.
1.2. Cơng nghệ dạy học hiện đại
1.2.1. Công nghệ
Hiện nay đang tồn tại nhưng quan điểm khác nhau về công nghệ. Song chưa
sách nào đưa ra một định nghĩa chuẩn xác về công nghệ. Nhìn chung có thể hiểu
cơng nghệ là tập hợp các phương pháp, quy trình, kỹ năng, bí quyết, cơng cụ,
phương tiện dùng để biến đổi các nguồn lực thành sản phẩm. Như vậy công nghệ là
việc phát triển và ứng dụng các dụng cụ, máy móc, nguyên liệu và quy trình để giúp
đỡ giải quyết những vấn đề của con người. Với tư cách là hoạt động giúp đỡ con
người trong lao động sản xuất, công nghệ diễn ra trước khi có khoa học và kỹ nghệ.
Nó thể hiện kiến thức của con người trong giải quyết vấn đề thực tế để tạo ra các
-7-
dụng cụ. máy móc, ngun liệu hoặc quy trình tiêu chuẩn. Việc tiêu chuẩn hóa như
vậy là đặc thù chủ yếu của cơng nghệ.
Thuật ngữ cơng nghệ vì vậy thơng thường được đặc trưng bởi các phát minh
và cải tiến sử dụng các nguyên lý và quy trình đã được khoa học phát hiện ra gần
đây nhất. Tuy nhiên, thậm chí cả phát minh cổ nhất như bánh xe cũng là một minh
họa cho công nghệ.
Theo Atlas – công nghệ, công nghệ là tổng hợp các kiến thức, kỹ năng, các
bí quyết, phương tiện kỹ thuật, và phương pháp được dùng để chuyển hoá các
nguồn lực sử dụng trong sản xuất hoặc dịch vụ công nghiệp dịch vụ quản lý.
[3.tr67]
Trong phạm vi luận văn này, công nghệ được hiểu hệ thống những phương
tiện, phương pháp và kỹ năng nhằm lợi dụng quy luật khách quan (khoa học) để tác
động vào một đối tượng nào đó, đạt một thành quả xác định cho con người. [4.tr1]
1.2.2. Công nghệ dạy học
Theo nghĩa hẹp, cơng nghệ dạy học là q trình sử dụng các phương tiện kỹ
thuật và các phương tiện hỗ trợ vào việc dạy học nhằm nâng cao chất lượng học tập
của SV.
Theo nghĩa rộng, công nghệ dạy học là hệ thống những 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 [5.tr4].
Từ định nghĩa trên có thể thấy rõ dạy học được xem là một cơng nghệ, trước
hết là vì bản chất của nó tương ứng với nội hàm của khái niệm công nghệ, không
phải vì hiện tượng những quy trình cơng nghệ hay những ứng dụng CNTT hoặc
phương tiện kỹ thuật khác… trong dạy học.
Như vậy, công nghệ dạy học là như một quá trình khoa học trong đó nguồn
nhân lực và vật lực được sử dụng để nâng cao hiệu quả dạy học. Khi đó q trình
dạy học có thể xem như q trình cơng nghệ đặc biệt, một q trình sản xuất những
sản phẩm cao cấp , tinh vi nhất (con người). Nét độc đáo của quá trình này là ở chỗ
-8-
SV khơng cịn là đối tượng thụ động của q trình tác động của GV mà họ vừa là
khách thể vừa là chủ thể của quá trình dạy học.[8.tr16]
Ngày nay, q trình dạy học khơng chỉ được hiểu là một q trình cơng nghệ
mà nó cịn phát triển lên một tầm cao mới, đó là cơng nghệ dạy học hiện đại. Công
nghệ dạy học hiện đại được hiểu là công nghệ dạy học với phương tiện, phương
pháp, kỹ năng trong thời đại này - thời đại của CNTT và truyền thông. Một cách
văn tắt, công nghệ dạy học là công nghệ dạy học bằng máy tính.[5.tr12]
1.2.3. Bản chất và đặc điểm của công nghệ dạy học hiện đại
* Bản chất
Bản chất của cơng nghệ dạy học hiện đại [8.tr17] có thể được mô tả là sự kết
hợp thành tựu của nhiều ngành khoa học công nghệ khác nhau trong việc tổ chức
quá trình dạy học bao gồm: đầu ra, đầu vào, điều kiện phương tiện, nội dung đào
tạo, phương pháp và tiêu chuẩn đánh giá nhằm đạt được mục đích đào tạo với chi
phí tối ưu.
Đầu ra (mục tiêu)
Thành tựu của
KHGD, tâm lý
học, giáo dục
học, kinh tế
học,…
Thành tựu của
các khoa học
liên quan: sinh
học, tin học,
điều khiển
học…
Đầu vào (HS)
Tổ
chức
khoa
học
các
quá
trình
dạy
học
Điều kiện
PT dạy học
Nội dung đào tạo
Hệ thống
phương pháp
Tiêu chuẩn
đánh giá
Hình 1.1: Bản chất của cơng nghệ dạy học
-9-
Đạt
mục
đích
đào
tạo
với
chi
phí
tối
ưu
* Đặc điểm
Cơng nghệ dạy học hiện đại có những đặc điểm [8.tr18,19] sau:
- Tính hiện đại: Thường xuyên áp dụng cập nhật vào thực tiễn dạy học những
đổi mới về giáo dục một cách có căn cứ khoa học.
- Tối ưu hóa: chi phí ít nhất về thời gian và sức lực.
- Tính tích hợp: Sử dụng thành tựu của nhiều khoa học vào việc đào tạo.
- Tính lặp lại kết quả: Cùng một quá trình đào tạo phải đạt được những kết
quả mong muốn gần giống nhau (trình độ SV ra trường phải đạt được một ngưỡng
nào đó gần như nhau).
- Tính phương tiện: Sử dụng phương tiện truyền thơng và đồ dùng dạy học.
- Tính khách quan: có các tiêu chí đánh giá kết quả học tập rõ ràng, khách
quan, kịp thời về định lượng và cả định tính.
- Hệ thống hóa: Chương trình hóa hoạt động từ lúc thăm dò nhu cầu xã hội,
tuyển sinh, học tập đều được tiến hành theo những quy trình.
1.2.4. Các thành phần của công nghệ dạy học hiện đại
Công nghệ dạy học bao gồm 4 thành phần cơ bản: thiết bị, con người, thông
tin, quản lý .[8.tr19]
Thiết bị
Thông tin
CNDH
Con người
Quản lý
Hình 1.2: Các thành phần của cơng nghệ dạy học
- Thành phần công nghệ dạy học hàm chứa thiết bị: bao gồm các phương tiện
vật chất như thiết bị trường học, đồ dùng dạy học, xưởng trường…Đó là phần vật
chất, phần cứng của công nghệ dạy học, giúp tăng cường năng lực hoạt động giáo
dục.
-10-
- Thành phần công nghệ dạy học hàm chứa con người: bao gồm năng lực
công nghệ dạy học của thầy giáo và SV. Cụ thể là các kinh nghiệm, kiến thức, kỹ
năng, kỹ xảo, sáng tạo, khả năng lãnh đạo,… Phần này phụ thuộc vào trình độ học
vấn, vốn kinh nghiêm nghề nghiệp và lòng say mê với nghề.
- Thành phần công nghệ dạy học hàm chứa thông tin: bao gồm tri thức giáo
khoa đã được thể thức hóa thành tri thức tiền dạy học nghĩa là được sắp xếp theo
một quy trình có thể diễn tả các lý thuyết, tốt lên phương pháp nhận. Thơng tin
giúp cho con người rút ngắn thời gian tiếp nhận, xử lý và tái tạo hiệu quả. Thông tin
phải luôn được bổ sung và cập nhật trong q trình nhận thức.
- Thành phần cơng nghệ dạy học hàm chứa tổ chức: Bao gồm các hoạt động
thể chế, quyền hạn và mối liên hệ trong quá trình điều khiển. Chức năng của tổ chức
là phối hợp tốt ba khâu ở trên của công nghệ dạy học.
1.2.5. Tác dụng của công nghệ dạy học
- Về công nghệ dạy và học nói chung: tác dụng của các giác quan trong việc
tiếp nhận và lưu giữ tri thức. Cơng nghệ nói chung là một hợp phần của mơi trường,
người dạy, người học, có tác dụng hỗ trợ các tương tác trong q trình dạy và học.
Cơng nghệ giúp tối đa hoá thời gian mà việc học tập thật sự diễn ra, tối thiểu hoá
các lao động cấp thấp, tạo thuận lợi cho các mối quan hệ tương tác. Để hiểu rõ hơn
vai trị của cơng nghệ và PTDH, sau đây xin dẫn vài số liệu thống kê nêu tác dụng
của các loại giác quan trong quá trình thu nhận và lưu giữ tri thức. Tỷ lệ trung bình
về vai trò của các giác quan trong việc thu nhận tri thức như sau:
+ Vị giác:
1%
+ Xúc giác:
1,5%
+ Khứu giác:
3,5%
+ Thính giác:
11%
+ Thị giác:
83%
Tỷ lệ tri thức cịn lưu lại trong trí nhớ sau khi thu nhận bằng từng giác quan,
bằng sự kết hợp các giác quan hoặc qua việc tự trình bày hoặc qua việc thao tác
thực hiện như sau:
-11-
+ Nghe:
20%
+ Nhìn:
30%
+Nghe và Nhìn:
50%
+ Tự trình bày:
80%
+ Tự trình bày và làm:
90%
Sự tổng kết này được phản ánh trong câu ngạn ngữ của Việt Nam: “trăm
nghe không bằng một thấy, trăm thấy không bằng một làm”, hoặc câu ngạn ngữ của
nước ngồi: “nghe thì qn, nhìn mới nhớ, làm thì hiểu”. Các quy luật tâm sinh lý
nêu trên cần được đặc biệt lưu ý khi lựa chọn công nghệ và phương tiện nói chung
để hỗ trợ việc dạy và học.
- Đối với công nghệ mới, vấn đề sử dụng chúng vào q trình dạy và học lại
có tầm quan trọng lớn hơn. Trước việc khối lượng thông tin tăng nhanh theo hàm
mũ, chỉ nhờ cũng cơng nghệ mới đó mới có thể nhanh chóng chọn nhập và xử lý
thơng tin để biến thành tri thức. Ngoài ra, cần qua cơng nghệ mới làm cho thế hệ trẻ
nhanh chóng hình thành phong cách văn hoá mới.
* Ưu điểm:
- Nâng cao năng suất và hiệu quả của dạy học. Với sự hỗ trợ của máy tính
giúp giảm thiểu được thời gian ghi chép mà thay vào đó là trao đổi thảo luận các
vấn đề liên quan đến bài dạy, thêm vào đó khi sử dụng máy tính bài giảng sẽ trở nên
sinh động hơn nhờ có các hình ảnh, các biểu đồ, các đoạn phim, các thí nghiệm có
thể tương tác được,…
- Cho phép cá thể hóa giáo dục: người học có thể học mọi lúc mọi nơi, mỗi
người học có thể học theo kế hoạch học tập của riêng mình.
- Tăng cường bình đẳng trong giáo dục: bình đẳng trong quan hệ thầy trị.
Giảm thiểu tình trạng thầy giảng bài ở trên, học trò ở dưới cắm cúi ghi chép mà
chưa hiểu hết nội dung mình ghi. Người học đóng vai trị trung tâm, chủ thể của q
trình dạy học, GV đóng vai trị định hướng, giúp người học đi đúng quỹ đạo.
- Góp phần làm phong phú và hồn thiện hơn cơ sở khoa học của dạy học,
tạo cho nó những nền tảng khoa học vững chắc.
-12-
* Nhược điểm:
- Phụ thuộc vào điều kiện cơ sở vật chất và con người.
- Chỉ áp dụng cho một số môn học cụ thể.
1.2.6. Những điểm lưu ý về công nghệ dạy học hiện đại
Một công nghệ (phương tiện, phương pháp, kỹ năng) dạy học chỉ có tác dụng
tốt khi được sử dụng theo quan điểm công nghệ và quan điểm hệ thống [5.tr7]:
* Theo quan điểm công nghệ
- Phải có phương tiện (máy tính, máy chiếu,…) thích hợp và điều kiện vận
hành tương ứng.
- Người dạy có tay nghề (kiến thức, phương pháp và kỹ năng về tin học cũng
như chun mơn,…) đủ để làm chủ q trình dạy học như ứng tác linh hoạt khi phát
hiện thiếu hoặc thừa thời gian dạy học so với kế hoạch đã định.
- Người học phải có học liệu thích hợp và biết ứng xử ngang tầm với những
thuận lợi do công nghệ hiện đại đem lại.
* Theo quan điểm hệ thống
Công nghệ dạy học hiện đại là một hệ thống con trong hệ thống cơng nghệ
dạy học nói chung, vì thế phải được sử dụng trong mối tương quan với công nghệ
dạy học truyền thống, theo phương châm đúng lúc, đúng chỗ và đúng độ (trình độ,
mức độ…), đảm bảo cho q trình dạy học khơng chỉ khả thi mà cịn hiệu quả.
1.2.7. Bài giảng theo cơng nghệ dạy học hiện đại
Từ trước tới nay các GV thường quen soạn bài (chuẩn bị giáo án) như sau
[5]:
* Phần chữ:
GV sáng tác một phần dựa vào học vấn và kinh nghiệm dạy học của mình,
phần cịn lại thường được biên soạn theo tài liệu tham khảo như sách, báo, bài giảng
(thông thường chiếm tỷ lệ khá lớn) với phương tiện thông dụng là giấy, bút,… một
số người có dùng phương tiện sao chụp,…
-13-
* Phần hình:
GV sáng tác một phần theo khả năng của mình, phần cịn lại được biên soạn
theo tài liệu tham khảo (thông thường chiếm tỉ lệ khá lớn) với phương tiện thơng
dụng như giấy, bút, một số người có dùng các thiết bị can, in, sao, chụp,… các
phương tiện nghe nhìn như tranh treo, phim, băng hình,… khơng phải là thành phần
trực tiếp của bài soạn, thường được phối hợp trên lớp.
Một bài giảng theo công nghệ dạy học hiện đại (cơng nghệ dạy học bằng
máy tính) cịn gọi là BGĐT, cần đáp ứng đồng thời hai yêu cầu cơ bản sau:
- Là một bài giảng giáp mặt đạt chuẩn mực sư phạm.
- Là một bài giảng từ xa qua mạng (LAN, WAN,…) người học có thể tái
hiện đầy đủ những gì GV cung cấp.
Chuẩn mực sư phạm được hiểu là những tiêu chí, yêu cầu cơ bản, đảm bảo
cho quá trình dạy học và quá trình này thực hiện hai hoạt động tương tác: dạy của
thầy và học của trò khả thi (dạy được và học được) và hiệu quả (dạy tốt và học tốt).
Khi soạn bài trên máy tính (PC) để dạy học giáp mặt hoặc từ xa qua mạng,
bài soạn của GV phải ở dạng sẵn sàng cho việc trình chiếu trên lớp và tải lên mạng,
vì thế mỗi GV ít nhất phải làm được các việc sau:
* Phần chữ:
Tùy theo khả năng, GV có thể sáng tác một phần gõ thành file văn bản trong
PC, dưới dạng các trang web có đặc trưng của bài giảng giáp mặt, nhờ Ms
FrontPage (dùng font Unicode) hoặc các phần mềm khác, như Mm Dreamweaver
MX… Phần còn lại được biên soạn theo tài liệu tham khảo.
- Nều tài liệu tham khảo là ấn phẩm, thường dùng máy quét (scanner) và lưu
dưới dạng file .pdf. Nếu muốn biến thành file văn bản biên soạn được thì phải dùng
các phần mềm nhận dạng (OCR), ví dụ: VnDOCR (Vietnamese Document Optical
character Recognition), OmniPage,…(thực hành phịng thí nghiệm cơng nghệ dạy
học).
- Nếu tài liệu tham khảo là các CDROM: với các file văn bản không hỗ trợ
copy vào PC phải chụp (capture) bằng phần mềm thích hợp. Kinh nghiệm cho thấy
-14-
