Đỗ thị vân nghiên cứu bài giảng điện tử cho môn học plc s7 300 ứng dụng mô phỏng bằng wincc và plcsim

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO
TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI

Đỗ Thị Vân

NGHIÊN CứU BàI GIảNG ĐIệN Tử
CHO MÔN HọC PLC S7-300 ứNG DụNG MÔ PHỏNG
BằNG WINCC Và PLCSIM
CHUYÊN SÂU: SƯ PHạM Kỹ THUậT ĐIệN

LUậN VĂN THạC Sĩ SƯ PHạM Kỹ THUậT
CHUYÊN NGàNH: Lý LUậN Và PHƯƠNG PHáP DạY HọC

NGƯờI HƯớNG DẫN KHOA HọC:

PGS.TS. Phạm Văn Bình

Hà Nội - Năm 2012


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 …. tháng …..năm 2012
Người viết cam đoan

Đỗ Thị Vân

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 WINCC và PLCSIM”.
Tôi xin trân trọng bày tỏ lịng biết ơn đến các thầy giáo, cơ giáo và đặc biệt
là thầy cô giáo trong khoa, những người đã tận tình dạy bảo, giúp đỡ và định
hướng cho tơi trong quá trình h ọc tập và nghiên cứu khoa học.
Tôi xin trân trọng cảm ơn ban giám hiệu và các thầy cô giáo trong Khoa
Điện – Điện tử trường Cao đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Bắc Ninh 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 q trình học
tập và nghiên cứu khoa học.
Hà Nội, ngày …. tháng …..năm 2012
Tác giả luận văn

Đỗ Thị Vân


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

PHẦN MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1
Chương I - CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG BÀI
GIẢNG ĐIỆN TỬ ................................................................................................... 5
1.1. Tổng quan .................................................................................................... 5
1.1.1. Vai trị của cơng nghệ thơng tin (CNTT) đối với giáo dục ..................... 5
1.1.2. Ứng dụng CNTT trong giáo dục ............................................................ 6
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 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 cần lưu ý về công nghệ dạy học hiện đại ......................... 13
1.2.7. Bài giảng theo công nghệ dạy học hiện đại .......................................... 13
1.3. Bài giảng điện tử ........................................................................................ 17
1.3.1. Khái niệm ............................................................................................ 17
1.3.2. Cấu trúc cơ bản của BGĐT.................................................................. 18
1.3.3. Các yêu cầu khi thiết kế BGĐT ........................................................... 19
1.3.4. Các yêu cầu khi sử dụng BGĐT .......................................................... 20
1.3.5. Đặc điểm của bài giảng điện tử ............................................................ 20
1.4. Phương tiện dạy học và vai trò của phương tiện dạy học ............................ 22
1.4.1. Phương tiện ......................................................................................... 22
1.4.2. Đa phương tiện (Multimedia) .............................................................. 22


1.4.3. Phương tiện dạy học ............................................................................ 23
1.4.4. Vai trò của phương tiện dạy học .......................................................... 24
1.4.5. Một số nguyên tắc sư phạm trong việc tạo và sử dụng PTDH .............. 26
1.4.6. Khả năng dạy học bằng máy tính điện tử ............................................. 29
1.5. Đặc điểm tâm lý của học sinh, sinh viên ..................................................... 35

1.5.1. Sự phát triển về nhận thức, trí tuệ của SV ............................................ 36
1.5.2. Sự phát triển động cơ học tập của SV .................................................. 36
1.5.3. Đời sống xúc cảm, tình cảm của SV .................................................... 38
1.5.4. Đặc điểm về tự đánh giá, tự ý thức, tự giáo dục ở SV .......................... 38
1.5.5. Những nhược điểm của sinh viên ........................................................ 40
Chương 2 - NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ XÂY DỰNG
BGĐT MODUL PLC S7-300 CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TẠI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT BẮC NINH .................. 41
2.1. Tổng quan về PLC S7 - 300 ........................................................................ 41
2.1.1. Giới thiệu về PLC................................................................................ 41
2.1.2. Những ưu điểm khi sử dụng hệ thống điều khiển với PLC ................... 42
2.1.3. Các ứng dụng của PLC trong sản xuất và trong dân dụng .................... 42
2.1.4. Các module của PLC S7 – 300 ............................................................ 43
2.1.5. Giới thiệu các ngơn ngữ lập trình của PLC S7 – 300 ........................... 46
2.2. Phần mềm mô phỏng WinCC ..................................................................... 48
2.2.1. Giới thiệu chung về WinCC ................................................................ 48
2.2.2. Đặc điểm của phần mềm WinCC ......................................................... 49
2.2.3. Ưu điểm của version WINCC .............................................................. 51
2.2.4. Các loại project trong WinCC............................................................. 51
2.3. Phần mềm mô phỏng S7 – PLC SIM .......................................................... 54
2.4. Phân tích chương trình và nội dung modul PLC nâng cao .......................... 54
2.4.1. Vị trí của modul .................................................................................. 54
2.4.2. Mục tiêu chung của modul .................................................................. 54
2.4.3. Chương trình môn học ......................................................................... 54


2.4.4. Đặc điểm nội dung modul.................................................................... 55
2.5. Lựa chọn chương trình cơng cụ để xây dựng bài giảng điện tử module
PLC ................................................................................................................... 56
2.5.1. Ms- Powerpoint ................................................................................... 56

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 Kinh tế - Kỹ thuật Bắc Ninh. .................................. 61
2.6.1. Yêu cầu về cơ sở vật chất, trang thiết bị .............................................. 61
2.6.2. Yêu cầu đối với giáo viên .................................................................... 61
Chương 3 - THIẾT KẾ MINH HỌA BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ MÔ ĐUN
PLCNÂNG CAO CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TẠI TRƯỜNG
CAO ĐẲNG NGHỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT BẮC NINH ................................... 62
3.1. Các bước thiết kế xây dựng bài giảng điện tử trên Microsoft FrontPage ..... 62
3.1.1. Xác định mục tiêu của bài học ............................................................. 62
3.1.2. Lựa chọn kiến thức cơ bản và trọng tâm .............................................. 62
3.1.3. Xác định cấu trúc của bản thiết kế BGĐT ............................................ 63
3.1.4. Tạo Web Site cho bài và các trang Web cho các mục trong bài ........... 63
3.1.5. Các lệnh hỗ trợ trong quá trình thiết kế BGĐT .................................... 64
3.1.6. Thiết kế hoạt động dạy học .................................................................. 65
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 .................................................................... 66
3.1.8. Hoàn thiện và kiểm tra việc thiết kế bài giảng ..................................... 66
3.2. Xây dựng bài giảng điện tử cho bài điều khiển đèn giao thông ................... 67
3.2.1. Thiết kế trang chính ............................................................................. 67
3.2.2. Thiết kế các trang của bài .................................................................... 68
3.2.3. Thiết kế và chạy phần mềm PLC S7-300 ............................................. 72
3.2.4. Mô phỏng trên S7- PLC SIM ............................................................... 78
3.2.5. Mô phỏng trên WINCC ....................................................................... 79
3.3. Thực nghiệm sư phạm ................................................................................ 91


3.3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm ................................................... 91
3.3.2. Đối tượng thực nghiệm ........................................................................ 91
3.3.3. Nội dung thực nghiệm ......................................................................... 91

3.3.4. Phương pháp và quy trình thực nghiệm ............................................... 91
3.3.5. Kết quả thực nghiệm ........................................................................... 92
3.3.6. Ý kiến đánh giá của giáo viên và học sinh tham gia thực nghiệm ........ 93
3.3.7. Đánh giá chung ................................................................................... 94
3.4. Những khó khăn thuận lợi trong việc xây dựng bài giảng, thử nghiệm,
ứng dụng bài giảng và phương hướng tiếp theo của bản thân............................. 95
3.4.1. Những khó khăn .................................................................................. 95
3.4.2. Những thuận lợi................................................................................... 95
3.4.3. Phương hướng tiếp theo của bản thân .................................................. 96
KẾT LUẬN VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHỊ ................................................................ 97
1. Kết luận ......................................................................................................... 97
2. Một số kiến nghị ............................................................................................ 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

STT

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

Công nghệ thông tin

8

CNTT & TT

Công nghệ thơng tin và truyền thơng

9

MTĐT

Máy tính điện tử

10

HS

Học sinh

12

SV

Sinh viên

13

GV

Giáo viên

14

GD

Giáo dục

15

ĐT

Đào tạo

16

QĐ

Quyết định

17

BLĐ TBXH

Bộ lao động thương binh xã hội

18

BGĐT

Bài giảng điện tử

19

SGK

Sách giáo khoa

20

PPDHKT

Phương pháp dạy học kỹ thuật


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
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

Cấu trúc bên trong của một PLC

Hình 2.2

Cấu trúc bên trong của một PLC

Hình 2.3

Cổng giao tiếp của các PLC

Hình 2.4

Thanh Rack

Hình 2.5

Sơ đồ phân bố các racks

Hình 2.6

Ngơn ngữ lập trình LAD

Hình 2.7

Ngơn ngữ lập trình STL

Hình 2.8

Ngơn ngữ lập trình FBD

Hình 2.9

Ngơn ngữ lập trình GRAPH

Hình 2.10

Ngơn ngữ lập trình High GRAPH

Hình 2.11

Sơ đồ kết nối PLC với WinCC

Hình 2.12

Tạo Single-user

Hình 2.13

Tạo Multi-user

Hình 2.14

Tạo Client

Hình 2.15

Giao diện của phần mềm Ms- Powerpoint

Hình 2.16

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 xuất hiện các tiêu đề bài 3

Hình 3.4

Giao diện nội dung mục tiêu

Hình 3.5

Giao diện mục 1.1 Lệnh AND

Hình 3.6

Giao diện mục 1.2 Lệnh OR

Hình 3.7

Giao diện mục 1.3 Lệnh Set(S)và Reset(R)

Hình 3.8

Giao diện mục 1.4 Lệnh TIMER

Hình 3.9

Giao diện mục 2.1 Nội dung bài tập

Hình 3.10

Giao diện mục 2.2 Phân tích u cầu cơng nghệ

Hình 3.11

Cửa sổ khai báo một Project mới

Hình 3.12

Cửa sổ chọn modul cho PLC

Hình 3.13

Giao diện của SIMATIC Manager sau khai báo Project

Hình 3.14

Giao diện phần mềm soạn thảo trong khối OB1

Hình 3.15

Bảng symbol đặt tên cho các biến

Hình 3.16

Chương trình điều khiển đèn giao thơng sử dụng ngơn ngữ LAD

Hình 3.17

Giao diện SIMATIC Manager mở PLCSIM và kích hoạt download

Hình 3.18

Cửa sổ LAD/STL/FBD kích hoạt Monitor

Hình 3.19

Giao diện phần mềm mơ phỏng S7- PLC SIM

Hình 3.20

Giao diện chạy phần mềm PLC S7-300

Hình 3.21

Giao diện phần mềm WinCC Explorer

Hình 3.22

Giao diện cửa sổ tạo một Project mới

Hình 3.23

Giao diện cửa sổ chọn mạng kết nối với WINCC

Hình 3.24

Cửa sổ chọn tên cho Driver Conection

Hình 3.25

Giao diện tạo tag W-START

Hình 3.26

Giao diện WinCC Explorer sau khi tạo các tag ngoại

Hình 3.27

Giao diện WinCC Explorer để tạo một ảnh mới

Hình 3.28

Giao diện WinCC Explorer sau khi tạo ảnh mới

Hình 3.29

Cửa sổ Graphic Designer

Hình 3.30

Cửa sổ Graphic Designer, thiết kế góc đường thứ nhất

Hình 3.31

Cửa sổ Graphic Designer sau khi đổi mầu cho góc đường thứ nhất

Hình 3.32

Cửa sổ Graphic Designer thiết kế cho 4 góc đường

Hình 3.33

Cửa sổ Graphic Designer thiết kế hệ thống điều khiển giao thơng

Hình 3.34

Cửa sổ chọn thuộc tính cho nút nhấn START


Hình 3.35

Hộp thoại Assigning Parameters chọn tag

Hình 3.36

Hộp thoại Assigning Parameters chọn giá trị 1 cho nút START

Hình 3.37

Cửa sổ chọn thuộc tính cho tag Xanh1

Hình 3.38

Giao diện mơ phỏng trên WinCC khi chưa nhấn nút START

Hình 3.39

Giao diện mơ phỏng trên WinCC khi nhấn nút START

Hình 3.40

Giao diện mơ phỏng trên WinCC sau nhấn START 20s

Hình 3.41

Giao diện mơ phỏng trên WinCC khi đèn xanh 2 sáng

Hình 3.42

Giao diện mô phỏng trên WinCC khi đèn vàng 2 sáng


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

Để thực hiện mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội theo hướng cơng nghiệp
hóa, hiện đại hóa và trong bối cảnh hội nhập kinh tế quốc tế, yêu cầu đặt ra đối với
nguồn nhân lực là : Có trình độ văn hóa, có vốn hiểu biết về khoa học kỹ thuật, có
tay nghề và đặc biệt là nguồn nhân lực có tay nghề cao.
Tự động hóa đã đi sâu vào mọi lĩnh vực của đời sống và phục vụ cho an ninh
quốc phịng, y tế, giáo dục,… Có lẽ việc phát triển tự động hóa là u cầu khơng 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 dạy nghề.
Đảng và Nhà nước ta trong những năm gần đây đã rất quan tâm đến lĩnh vực
đào tạo nghề và phát triển nguồn nhân lực. Trong đổi mới phương pháp dạy học kỹ
thuật (PPDHKT) theo hướng hiện đại hóa, việc phát triển và ứng dụng công nghệ
thông tin và truyền thông, môi trường dạy học đa phương tiện vào quá trình dạy học
kỹ thuật là yêu cầu bắt buộc. Với PPDHKT theo hướng mới này, sinh viên (SV) sẽ
đóng vai trị trung tâm trong q trình dạy học, SV phải phát huy tính tích cực, chủ
động, độc lập và sáng tạo.
Môn học PLC (Programmable Logic Control) là một trong những mơn học
bắt buộc trong ngành điện tự động hóa. Đây là môn học sử dụng sản phẩm công
nghiệp để điều khiển các máy móc thiết bị và dây chuyền sản xuất trong cơng
nghiệp. Do đó để đào tạo được nguồn nhân lực cao đòi hỏi các cơ sở dạy nghề phải
có trang thiết bị dạy học trực quan khá đa dạng và cần cập nhật thường xuyên, các
trang thiết bị máy móc hiện đại. Nhưng hầu hết các cơ sở dạy nghề chưa đáp ứng
được điều này, làm cho người học khó khăn hơn trong q trình lĩnh hội kiến thức
và q trình thực tập tay nghề.
Do đó để bài giảng trực quan, sinh động khi giảng dạy môn 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

-1-

đã lựa chọn đề tài : ‘‘ Nghiên cứu bài giảng điện tử cho môn học PLC S7 – 300
ứng dụng mô phỏng bằng WinCC và PLCSIM’’
Nghiên cứu bài giảng điện tử (BGĐT) cho môn học PLC S7 – 300 : là
nghiên cứu bài giảng điện tử và nội dung mơn học PLC S7 – 300. Trên cơ sở đó xây
dựng bài giảng điện tử 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, mô phỏng bằng WinCC và PLCSIM. Trên cơ
sở đó tiến hành xây dựng một số BGĐT cho môn học PLC.
3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
3.1. Khách thể nghiên cứu
Hoạt động dạy học môn PLC S7 – 300 tại trường Cao đẳng nghề Kinh tế Kỹ thuật Bắc Ninh
3.2. Đối tượng nghiên cứu
- Phương pháp dạy học, phương tiện dạy học, 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.
- Phần mềm mô phỏng WinCC
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài đặt ra những nhiệm vụ cơ bản sau :
-

Nghiên cứu cơ sở lý luận dạy học , PPDHKT, phương tiện dạy học (PTDH)

-

Tìm hiểu lý thuyết xây dựng và sử dụng BGĐT

-

Phân tích nội dung, phương pháp dạy học mơn PLC S7 – 300

-

Nghiên cứu phần mềm PLC S7 – 300, phần mềm mô phỏng WinCC và S7PLCSIM

-2-


-

Xây dựng BGĐT cho môn học PLC S7 – 300.

5. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng và sử dụng BGĐT cho môn học PLC S7 – 300 theo hướng
dạy học hiện đại và có mơ phỏng bằng WinCC và PLCSIM đáp ứng được những
yêu cầu về sư phạm thì sẽ hỗ trợ tốt việc dạy và học, góp phần nâng cao chất lượng
dạy và học môn PLC S7 – 300.
6. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu lý thuyết về xây dựng bài giảng điện tử, phần
mềm mô phỏng PLCSIM và WINCC. Từ đó ứng dụng thiết kế bài giảng điện tử
minh họa một số bài tập môn học PLC nâng cao trong chương trình khung hệ cao
đẳng nghề.
7. Phương pháp nghiên cứu
7.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận:
Phân tích, tổng hợp, khái qt hố và hệ thống hố các phương pháp giảng
dạy mơn học PLC S7 – 300 ở trường Cao đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Bắc Ninh
7.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

7.2.1. Phương pháp điều tra
Điều tra nhận thức và thực trạng thực hiện giảng dạy môn PLC ở trường Cao
đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Bắc Ninh
7.2.2. Phương pháp phỏng vấn
Phỏng vấn giảng viên và sinh viên về thực trạng thực hiện dạy và học môn
PLC ở trường Cao đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Bắc Ninh
7.2.3. Phương pháp quan sát
Dự giờ, quan sát, tìm hiểu hoạt động dạy và học của giảng viên, sinh viên
7.2.4. Phương pháp chuyên gia.
Lấy ý kiến của một số chuyên gia, các giảng viên có kinh nghiệm để đưa ra
các kết luận trong việc đánh giá thực trạng và đề xuất.

-3-


7.2.5. Phương pháp tổng kết kinh nghiệm.
Phương pháp này được sử dụng với mục đích chủ yếu là đánh giá mức độ
cần thiết và tính khả thi của các phương pháp giảng dạy đã đề xuất.
7.2.6. Thực nghiệm sư phạm:
Khảo nghiệm tính cần thiết và tính khả thi của các phương pháp giảng dạy đã
đề xuất thông qua xin ý kiến đánh giá của giảng viên và sinh viên của trường Cao
đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Bắc Ninh.
8. 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 ba chương:
Chương I: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng bài giảng điện tử.
Chương II: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm để xây dựng BGĐT modul PLC
chuyên ngành điện công nghiệp tại trường Cao đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Bắc
Ninh
Chương III: Thiết kế minh họa BGĐT modul PLC nâng cao chuyên ngành

điện công nghiệp tại trường Cao đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Bắc Ninh

-4-


Chương I
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 công nghệ thông tin (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 toàn 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 qn sự và cơng nghiệp, sau đó 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 môn học khác. 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 thông, 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 rồi kiến thức. Ngày nay SV có thể tự luyện thi đại học, tự
học thêm kiến thức tại nhà thông qua máy tính và các phần mềm hỗ trợ cùng các
trang web dành cho học tập. Đối với giáo viên ngồi tìm kiếm thơng tin trên mạng
cung cấp 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 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

-5-


gian đào tạo, nâng cao chất lượng dạy học, thay đổi hình thức dạy học, đa dạng hóa
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 giai đoạn 2001-2005 thông qua quyết định số 81/2001/QĐ- TTg.
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 tực tự
học, tự tìm tịi thông tin qua mạng internet của người học; tạo điều kiện để người
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 mang 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 ĐT và
qua diễn đàn giáo dục trên website của bộ.
Ứng dụng CNTT trong điều hành quản lý giáo dục: Điều 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,

thực hiện việc chuyển phát cơng văn, tài liệu qua mạng. Tin học hóa cơng tác quản
lý ở các cấp quản lý giáo dục và 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

-6-


thông và thi tuyển sinh đại học, cao đẳng do Bộ GD và ĐT 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 mơ-đun
kiến thức để có thể áp dụng cho nhiều cấp học một cách mềm dẻo, thiết thực, cập
nhật nội dung cơng nghệ mới. Tích cực khai thác và đưa phần mềm 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.
Đối với môn học PLC S7- 300 là môn học thuộc khối kiến thức nâng cao
trong hệ thống kiến thức của ngành điện công nghiệp đối với hệ cao đẳng nghề.
Việc ứng dụng CNTT nhằm xây dựng BGĐT cho Modul cịn gặp nhiều khó khăn.
Do đó tơi chọn đề tài: “ Nghiên cứu BGĐT cho môn học PLC S7- 300 ứng dụng mô
phỏng bằng WinCC và PLCSIM tại trường Cao đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Bắc
Ninh ”
1.2. Công nghệ dạy học hiện đại
1.2.1. Công nghệ
Hiện nay đang tồn tại những quan điểm khác nhau về công nghệ. Song chưa

sách nào đưa ra một định nghĩa chuẩn xác về cơng nghệ. Nhìn chung có thể hiểu
cơng nghệ là tập hợp các phương pháp, quy trình, kỹ năng, bí quyết, công 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, và kỹ nghệ. Nó thể hiện kiến thức của con người
trong giải quyết vấn đề thực tế để tạo ra các dụng cụ, máy móc, ngun liệu hoặc
quy trình tiêu chuẩn. Việc tiêu chuẩn hoá như vậy là đặc thù chủ yếu của công nghệ.

-7-


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.
[1.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. [2.tr1]
1.2.2. Công nghệ dạy học
Theo nghĩa hẹp, công nghệ dạy học là quá 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 sinh viên.
Theo nghĩa rộng, công nghệ dạy học là một 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. [3.tr4]

Từ định nghĩa trên ta 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, cơng nghệ dạy học như một q trình khoa học trong đó nguồn
nhân lực và vật lực được sử dụng để xem như q trình cơng nghệ đặc biệt, một quá
trình sản xuất những sản phẩm cao cấp, tinh vi nhất (là con người). Nét độc đáo của
quá trình này là ở chỗ sinh viên khơng cịn là đối tượng thụ động của quá trình tác
động của giáo viên mà học vừa là khách thể vừa là chủ thể của quá trình dạy học.
[5.tr16]

-8-


Ngày nay q trình dạy học khơng chỉn 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 và kỹ năng trong thời đại ngày nay – thời đại công nghệ thông tin và
truyền thông. Một cách vắn tắt, công nghệ dạy học hiện đại là công nghệ dạy học
bằng máy tính. [3.tr12]
1.2.3. Bản chất của cơng nghệ dạy học hiện đại
* Bản chất
Bản chất của công nghệ dạy học hiện đại [5.tr17] có thể được mơ 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.
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 ra (mục tiêu)
Đầu vào (học sinh)
Tổ
chức
khoa
học
các
quá
trình
dạy
học

Điều kiện phương
tiện dạy học
Nội dung đào tạo
Hệ thống phương
pháp
Tiêu chuẩn đánh giá

Hình 1.1: Bản chất của công nghệ dạy học
* Đặc điểm

Công nghệ dạy học hiện đại có những đặc điểm sau: [5.tr18,19]

-9-

Đạt
mục
đích
đào
tạo
với
chi
phí
tối ưu


- 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 hố: 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 sinh viên 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 hố: Chương trình hố 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, thơng
tin, quản lý: [5.tr19]

Hình 1.2: Các thành phần của công 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 cơng nghệ dạy học, giúp tăng cường lực hoạt động giáo dục.
- Thành phần công nghệ dạy học hàm chứa con người: bao gồm năng lực
công nghệ dạy học của thầy giáo và sinh viên. Cụ thể là các kinh nghiệm, kiến thức,

-10-


kỹ năng, kỹ xảo, sáng tạo, khả năng lãnh đạo,... Phần này phụ thuộc vào trình độ
học vấn, vốn kinh nghiệm 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 hoá 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 trữ 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 trị của các giác quan trong q 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%

-11-


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:
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 quên, nhìn mới nhớ, làm thì hiểu”. Các quy luật sinh lý nêu
trên cần được đặc biệt lưu ý khi lựa chọn cơng nghệ và phương tiện nói chung để hỗ
trợ việc dạy và học.
- Đối với công nghệ mới, vấn đề sử dụng chúng vào quá trình dạy và học lại
có tầm quan trọng lớn hơn. Trước việc khối lượng thông tin tăng nhanh theo hàm
mũ, nhờ những công nghệ mới đó mới có thể nhanh chóng chọn nhập và xử lý
thơng tin để biến thành tri thức. Ngồi ra, cần qua công nghệ mới làm cho thế hệ trẻ
nhanh chóng hình thành phong cách văn hố 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 sụng 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 hố giáo dục: người học có thể học mọi lúc mọi nơi, mỗi
người có thể học theo kế hoạch học tập của riêng mình.

-12-


- 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, giáo viên đóng vai trị định hướng, giúp người học đi đúng quỹ đạo.
- Góp phần làm phong phú và hoàn thiện hơn cơ sở khoa học của dạy học,
tạo cho nó những nền tảng khoa học vững chắc.
* 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 cần 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: [3]
* Theo quan điểm cơng 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 chuyên môn, ... ) đủ để làm chủ quá 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 mang 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 công nghệ dạy học hiện đại
Theo truyền thống giáo viên thường soạn bài ( Chuẩn bị giáo án) như sau: [3]
* Phần chữ

-13-


Giáo viên 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 giáo viên có dùng phương tiện sao chụp, ...
* Phần hình:
Giáo viên sáng tác một phần theo khả năng của mình, phần cịn lại được biên
soạn theo tài liệu tham khảo ( thông thường chiếm tỷ lệ khá lớn) với phương tiện
thông dụng như giấy, bút, một số giáo viên dùng thiết bị scan, 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 giáo viên 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 giảng trên máy tính để dạy học giáp mặt hoặc từ xa qua mạng,

bài soạn của giáo viên phải phải ở dạng sẵn sàng cho việc trình chiếu trên lớp và tải
lên mạng, vì thế mỗi giáo viên phải làm được những việc sau:
* Phần hình tĩnh:
Giáo viên tùy khả năng có thể sáng tác một phần bằng cơng cụ Drawing
trong Ms Office, Paint trong Windows hoặc các phần mềm đồ họa khác như Ms
visio, Mathcad, Multisim, SolidWorks,… lưu dưới dạng ảnh thích hợp cho web như
.gif hoặc .jpeg. Phần còn lại được biên soạn theo tài liệu tham khảo:
- Nếu tài liệu tham khảo là các ấn phẩm: sử dụng máy quét ảnh.
- Nếu tài liệu tham khảo là CDROM, copy vào PC nếu có thể, nếu khơng thì chụp
bằng các phần mềm như Snaglt,…(thực hành PTN CNDH).

-14-