Thí nghiệm thực hành ảo ứng dụng trong dạy nghề điện ô tô tại trường cao đẳng nghề Kỹ thuật công nghiệp Việt Nam - Hàn Quốc - Nghệ An

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------ HOÀNG MINH QUANG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO ỨNG DỤNG TRONG DẠY NGHỀ ĐIỆN ÔTÔ TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KTCN VIỆT NAM- HÀN QUỐC- NGHỆ AN Chuyên ngành: Sư phạm kỹ thuật LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. NGUYỄN XUÂN LẠC HÀ NỘI - 2009 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bảy tỏ lòng cảm ơn chân thành: Thầy giáo hướng dẫn: GS.TS. Nhà giáo nhân dân. Nguyễn Xuân Lạc đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy và cô giáo trường Cao đẳng nghề kỹ thuật công nghiệp Việt Nam - Hàn Quốc, đã tạo điều kiện về thời gian để tôi thực hiện bản luận văn này Khoa Sư phạm kỹ thuật và Viện đào tạo sau đại học- Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu, tiến hành luận văn. Gia đình và toàn thể bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm, động viên, giúp đỡ trong suốt quá trình hoàn thiện luận văn. Vinh, ngày 15 tháng 11 năm 2009 Tác giả Hoàng Minh Quang LỜI CAM ĐOAN Bản luận văn này do tôi nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS.TS Nguyễn Xuân Lạc Tôi xin cam đoan những gì mà tôi viết ra trong luận văn này là do sự tìm hiểu và nghiên cứu của bản thân. Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của tác giả khác nếu có đều được trích dẫn đầy đủ. Luận văn này cho đến nay vẫn chưa hề được bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ nào trên toàn quốc cũng như ở nước ngoài và cho đến nay vẫn chưa hề được công bố trên bất kỳ phương tiên thông tin nào. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan trên đây. Vinh, ngày 15 tháng 11 năm 2009 Tác giả Hoàng Minh Quang MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Nội dung viết tắt Nghĩa đầy đủ CNH,HĐH Công nghiệp hóa, Hiện đại hóa CNTT Công nghệ thông tin CSDN Cơ sở dạy nghề ĐTN Đào tạo nghề GD-ĐT Giáo dục đào tạo KHKT Khoa học kỹ thuật MH/MĐ Môn học/ Mô đun PPDH Phương pháp dạy học PTDH Phương tiện dạy dọc TBDH Thiết bị dạy học TNTH Thí nghiệm thực hành KTS Kỹ Thuật số MỞ ĐẦU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1. Quan điểm, chủ trương chính sách của Đảng về phát triển dạy nghề trong thời kỳ CNH, HĐH đất nước. Nghị quyết Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ X của Đảng đã đề ra chủ trương phát triển Giáo dục, đào tạo và dạy nghề giai đoạn 2006-2010 là: "Phát triển mạnh hệ thống giáo dục nghề nghiệp, tăng nhanh quy mô đào tạo cao đẳng nghề, trung cấp nghề cho các khu công nghiệp, các vùng kinh tế động lực và cho xuất khẩu lao động. Mở rộng mạng lưới cơ sở dạy nghề, phát triển trung tâm dạy nghề quận huyện. Tạo chuyển biên căn bản về chất lượng dạy nghề tiếp cận với trình độ tiên tiên của khu vực và thê' giới. Đẩy mạnh xã hội hoá, khuyên khích phát triển các hình thức dạy nghề đa dạng, tinh hoạt: dạy nghề ngoài công lập, tại doanh nghiệp, tại làng nghề...." Thể chế hoá chủ trương của Đảng về phát triển dạy nghề, Quốc hội đã ban hành Luật Giáo dục- năm 2005, quy định dạy nghề có ba trình độ đào tạo (Sơ cấp nghề, Trung cấp nghề và Cao đẳng nghề); Luật Dạy nghề- năm 2006, quy định chi tiết về tổ chức, hoạt động của CSDN; quyền và nghĩa vụ của tổ chức, cá nhân tham gia hoạt động dạy nghề. Trong Luật Dạy nghề đã xác định chính sách đầu tư của Nhà nước về phát triển dạy nghề: "Đầu tư có trọng tâm, trọng điểm để đổi mở nội dung, chương trình và phương pháp dạy nghề, phát triển đội ngũ giáo viên, hiện đại hoá thiết bị, đẩy mạnh nghiên cứu khoa học nhằm nâng cao chất lượng dạy nghề, tập trung xây dựng một số cơ sở dạy nghề tiếp cận với trình độ tiên tiến của khu vực và thế giới; chú trọng phát triển dạy nghề ở các vùng có điều kiện kinh tế- xã hội đặc biệt khó khăn; đầu tư đào tạo các nghề thị trường lao động có nhu cầu, nhưng khó thực hiện xã hội hoá. " Hiện tại, tỷ lệ lao động qua đào tạo nghề ở nước ta còn thấp (khoảng 25% năm 2009) chất lượng GD- ĐT nói chung và chất lượng đào tạo nghề nói riêng còn nhiều bất cập, nhất là cơ cấu đào tạo. Trình độ nhân lực chưa đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng cao của thị trường lao động trong nước và quốc tế. Theo đánh giá của Ngân hàng thế giới (WB) chất lượng nguồn nhân lực của Việt Nam chỉ đạt 3,89 điểm (thang điểm l0)- xếp thứ 11 trong 12 nước ở Châu Á được tham gia xếp hạng. 2. Thực trạng công tác dạy nghề ở nước ta hiện nay Thực hiện các Nghị quyết của Đảng về định hướng phát triển dạy nghề và Chiến lược phát triển giáo dục 2001-2010, từ năm 2001 đến nay ngành Dạy nghề đã được phục hồi sau một thời gian dài bị suy giảm, từng bước được đổi mới và phát triển đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cấu nhân lực kỹ thuật trực tiếp trong sản xuất kinh doanh, dịch vụ phục vụ phát triển kinh tế- xã hội. Mạng lưới các cơ sở dạy nghề (CSDN) giai đoạn 2001- 2009 được phát triển theo quy hoạch trên toàn quốc, đa dạng về hình thức sở hữu và loại hình đào tạo Bên cạnh những kết quả đã đạt được, ngành Dạy nghề vẫn còn tồn tại nhiều yếu kém, bất cập, do vậy chất lượng dạy nghề còn thấp chưa đáp ứng được yêu cầu của thị trường lao động. Một trong những nguyên nhân cơ bản phải kể đến đó là do các điều kiện bảo đảm chất lượng dạy nghề tuy đã được cải thiện nhưng vẫn còn bất thường - Đội ngũ giáo viên còn thiếu về số lượng và yếu về chất lượng, nhất là trình độ kỹ năng thực hành nghề, ngoại ngữ, tin học ứng dụng, phương pháp giảng dạy; - Nhiều chương trình, giáo trình dạy nghề chậm được cập nhật, sửa đổi, bổ sung để phù hợp với yêu cầu của sản xuất, kinh doanh, dịch vụ; - Nhiều CSDN có diện tích nhỏ so với quy mô đào tạo, thiếu xưởng thực hành, ký túc xá, khu thể dục thể thao; trang thiết bị dạy nghề thiếu về chủng loại, số lượng và lạc hậu về công nghệ. 3. Thực trạng dạy học tương tác trong các truờng Cao đẳng nghề. * Tương tác trong dạy học trước đây. Sự tương tác giữa người dạy và người học vẫn được sử dụng từ trước đến nay trong quá trình dạy học, nhưng mới chỉ dừng lại ở mức độ nhất định còn nhiều hạn chế cần khắc phục, chưa phát huy được tính chủ động sáng tạo của người học, như: - Sự tương tác về cơ bản vẫn là thầy giảng, trò ghi - Tương tác chỉ diễn ra trong thời gian nhất định, trong giờ ôn bài, hướng dẫn bài tập và thực hành. - Để có một bài giảng mang tính trực quan, sinh động bằng mô hình mô phỏng, giáo viên phải mất thời gian chuẩn bị. Ví dụ để tạo ra một bài mô phỏng đối tượng động bằng powerpoint giáo viên có thể mất hàng giờ, có khi đến hàng ngày để chuẩn bị, mặt khác đòi hỏi giáo viên phải có nhiều thủ thuật hay "mẹo" để tạo ra được những đối tượng mong muốn. - Ở trên lớp, tương tác giữa thầy và trò về cơ bản chỉ giải quyết được các vấn đề về lý thuyết; còn thực hành phải đến phòng thí nghiệm. Ví dụ, một hoạt hình powerpoint chỉ có thể tương tác ở mức chạy, dừng không thay đổi được tham số - Như vậy tương tác trong dạy học trước đây vẫn chưa làm cho người học thực sự trở thành người chủ động, sáng tạo trong quá trình chiếm lĩnh tri thức. Đây là vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu, tìm hướng giải quyết trong giai đoạn ngày nay. * Tương tác trong dạy học bằng máy tính: Trong thời đại ngày nay - thời đại công nghệ thông tin và truyền thông (ICT), việc ứng dụng công nghệ mới vào giáo dục và đào tạo, đã tạo ra sự thay đổi mang tính đột phá về mối quan hệ tương tác giữa người dạy và người học trong quá trình dạy học, tạo ra những khả năng tương tác mới, như: - Môi trường trong lớp học là môi trường ảo, thực nghiệm ảo, tương tác ảo nhờ ứng dụng các phần mềm dạy học, công nghệ thông tin và truyền thông. Như vậy, trong quá trình dạy học, người học vừa được học "lý thuyết"vừa được "thực hành". - Thời gian tương tác diễn ra ngay trên lớp, người học không những hiểu mà còn làm được, tuỳ theo yêu cầu của bài học Cơ cấu cứng nhắc theo truyền thống về mối quan hệ "không gian thời gian - trật tự thang bậc" sẽ bị phá vỡ. Sự tương tác giữa thầy và trò không nhất thiết phải "giáp mặt" mà có thể "gián tiếp" thông qua các hình thức đạo tạo từ xa nhờ ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông. Mối quan hệ giữa thầy và trò là mối quan hệ cộng tác: trò chủ động, sáng tạo; thầy hướng dẫn, định hướng. Ở đây, tác giả đề cập đến sự tương tác giữa thầy và trò sử dụng phương tiện dạy học là máy tính, công nghệ thông tin và truyền thông nhưng không coi thường những tương tác truyền thống sử dụng các phương tiện như phấn bảng, tranh ảnh, phim, . . .mà muốn đề cập đến một lĩnh vực mới để thấy được yêu cầu, nhiệm vụ và thách thức đối với người giáo viên trong thời đại mới - thời đại thông tin. Xét cho cùng đây là quá trình phát triển tất yếu, quá trình phát triển theo "đường xoáy ốc". * Ứng dụng quan điểm sư phạm tương tác vào dạy học môn Điện ô tô Đặc điểm môn học Điện ô tô Là một môn học kỹ thuật, đối tượng nghiên cứu là các hiện tượng, định luật quy luật cơ bản về điện và ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ ô tô Do đặc thù môn học như vậy nên nó là môn học vừa có tính cụ thể vừa có tính trừu tượng, đặc biệt mang nhiều tính thực tiễn, là một môn học đã được khẳng định "chưa bao giờ có” Tính cụ thể Nội dung môn học bao gồm các kiến thức thực tế cho ngành điện ô tô, ngoài ra Điện ô tô cũng là cơ sở phát triển các ngành điện tử, thông tin liên lạc, kỹ thuật đo,... Với các nội dung học này, tốt nhất người học được thao tác vận hành trực tiếp trên máy thật, mạch điện thật, mô hình sát thật, nhưng sẽ rất tốn kém. Trong trường hợp này, người học có thể thao tác thực hành trực tiếp với máy tính thông qua các mô hình ảo, mạch điện ảo nếu có, đặc biệt trong hệ thống điện ô tô tương tác thay đổi tham số rất ít nó chỉ thay đổi tham số tốc độ của động cơ ô tô nên để có thể tương tác bằng mô phỏng các mạch điện ảo bằng các phần mền khác nhau. Tính trừu tượng: Trong Điện ô tô có nhiều đối tượng không thể nhìn thấy hoặc sờ thấy được đòi hỏi phải biết tưởng tượng, hình dung, phán đoán,... Ví dụ như, ta không thể nhìn thấy đường đi của dòng điện, đường sức từ của từ trường, hay quá trình vận hành nội tại của một động cơ điện, một máy phát điện, . . . Như vậy yêu cầu đặt ra là: với người dạy phải mô phỏng hoá, trực quan hoá các đối tượng trừu tượng đó, còn với người học phải có khả năng phân tích, tính toán, khả năng sử dụng mô hình ngay trên máy tính thông qua việc sử dựng các phần mềm chuyên dụng. ví dụ, dùng phần mềm Flash ta tạo ra mô hình mô phỏng định luật Faraday: khi có từ thông biến thiên qua cuộn dây thì sinh ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây Mô phỏng thí nghiệm định luật Faraday. Khi dùng chuột di chuyển nam châm tạo ra từ trường biến thiên qua cuộn dây, trên mô hình bóng đèn sẽ sáng thể hiện có dòng điện chạy trong cuộn dây. Ví dụ khác tương tác về sự thay đổi điện áp hay dòng điện khi ta thay đổi điện trở của mạch điện ( Mô phỏng tương tác giữa R,I và V Tính thực hành: Hệ thống Điện ô tô là môn học đòi hỏi lý thuyết luôn luôn phải đi đôi với thực hành. Chỉ có thực hành mới đa người học tiếp cận được với thực tiễn, giúp người học có được kỹ năng, kỹ xảo nghề nghiệp. Từ những phân tích trên, ta nhận thấy rằng trong quá trình dạy học môn Hệ thống Điện ô tô rất cần những phần mềm có khả năng mô phỏng tốt. khả năng tương tác cao để tạo ra được một môi trường thực hành ảo, người học có thể tương tác trên các đối tượng ảo này qua đó hiểu được đối tượng nghiên cứu, cao hơn nữa, người học không chỉ dừng lại ở mức độ hiểu mà còn sử dụng được các phần mềm, để phục vụ cho quá trình học tập, nghiên cứu của mình. 4. Sự xuất hiện hình thức đào tạo mới Rất nhiều các quốc gia phát triển như Đức, Anh, Mỹ đã tiến hành nghiên cứu và áp dụng đào tạo từ xa nói chung. Về kỹ thuật, đào tạo từ xa đã được nghiên cứu tương đối toàn diện. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin (CNTT) thì cách thức tiến hành, qui mô, chất lượng đào tạo những khóa học từ xa đã có tiến bộ vượt bậc. Đối với Việt Nam, đào tạo từ xa chưa phát triển do một số nguyên nhân khách quan và chủ quan trong đó có trình độ đội ngũ giáo viên, trình độ đội ngũ phát triển đa phương tiện, cơ sở hạ tầng về thông tin và kinh phí. Tuy mới được phát triển ở nước ta song những kết quả đã đạt được cho thấy phương thức đào tạo này là một trong những giải pháp có tính chiến lược đáp ứng nhu cầu học tập ngày càng tăng của xã hội. Kết luận như vậy, không có nghĩa là đào tạo từ xa không có những khó khăn, không còn những hạn chế. Ở đây chỉ đề cập tới một hạn chế cụ thể rất khó khắc phục của đào tạo từ xa đó là vấn đề thí nghiệm thực hành (TNTH) của các môn khoa học tự nhiên và kỹ thuật. Cụ thể hơn là làm thế nào để có thể tổ chức TNTH trong giáo dục từ xa. Có nhiều phương án được đề xuất, trong đó việc xây dựng các bài TNTH ảo trong máy tính mà đề tài đề cập tới là một giải pháp góp phần giải quyết cho vấn đề nêu trên. Mặc dù TNTH ảo đề cập trong luận văn này được định hướng và xây dựng chủ yếu cho hình thức dạy học giáp mặt, tuy nhiên, có thể hỗ trợ rất tết cho các hình thức đào tạo kể trên. II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Đề tài nghiên cứu cách thức xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề điện ôtô. Trên cơ sở đó, tiến hành xây dựng một số bài TNTH ảo cho 2 chương điển hình trong chương trình dạy nghề Điện ôtô nhằm hỗ trợ TNTH thực đồng thời bổ sung những bài TNTH mà trong thực tế khó hoặc không thể thực hiện được. III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu của đề tài là TNTH ảo. - Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Đề tài nghiên cứu về TNTH ảo cho dạy học nghề , trên cơ sở đó xây dựng và sử dụng một số bài TNTH ảo cho chương trình dạy nghề Điện ôtô tại trường cao đẳng nghề công nghiệp Việt Nam- Hàn Quốc tại Nghệ An IV. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề sẽ góp phần nâng cao hứng thú nhận thức, phát huy tính tích cực học tập của người học, do đó góp phần nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật. V .NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề. - Ứng dụng một số phần mềm tương tác tham số , tương tác ảo cho một số bài TNTH ảo điển hình hỗ trợ cho dạy nghề điện ôtô. VI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚU - Phân tích, tổng hợp tài liệu và các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực giáo dục, đào tạo nghề ở Việt Nam và nước ngoài. - Quan sát hoạt động dạy học và đánh giá trong dạy học thực hành nghề (DHTHN) ở một số trường dạy nghề. - Phương pháp mô phỏng trong NCKH và DH - Phương pháp chuyên gia nhằm đánh giá tính cấp thiết khả thi của quy trình và công cụ đánh giá đã xây dựng. VII. NHƯNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI - Phân tích và làm rõ được một số khái niệm cơ bản liên quan tới TNTH ảo như: thí nghiệm, thực hành; thuật ngữ ảo; mô phỏng; TNTH ảo; mối liên hệ giữa mô phỏng và TNTH ảo, góp phần hoàn thiện lý luận về TNTH ảo; - Đề xuất qui trình xây dựng và sử dụng TNTH ảo; - Khai thác chương trình ứng dụng có sẵn trên Intemet, dựa trên các kết quả nghiên cứu của đề tài tác giả đã xây dựng được 2 bài TNTH nằm trong chương trình môn học Mạch điện hệ thống đánh lửa điện tử và mạch điện báo nhiên liệu bằng điện trên ôtô nằm trong chương trình dạy nghề điện ôtô trình độ cao đẳng nghề tại trường cao đẳng nghề KTCN Việt nam-Hàn Quốc VIII. CẤU TRÚC LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung của luận văn được thể hiện trong 3 chương được trình bày dưới đây: CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ Ngoài phần tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng TNTH ảo trên thế giới và tại Việt Nam, chương này trình bày cơ sở lý luận về TNTH ảo, trong đó đi sâu vào phân tích các khái niệm: mô phỏng, TNTH ảo; mối liên hệ giữa mô phỏng và TNTH ảo; khả năng xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề nhằm nâng cao chất lượng nguồn nhân lực kỹ thuật; khảo sát thực trạng sử dụng mô phỏng trong DH. CHƯƠNG 2: XÂY DỤNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ. ÚNG DỤNG XÂY DỤNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG CHƯƠNG TRÌNH DẠY NGHỀ ĐIỆN ÔTÔ. Nội dung chương này là vận dụng kết quả nghiên cứu trong chương 1. đề xuất qui trình xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề; nghiên cứu và đưa vào sử dụng 02 bài TNTH ảo cho một số nội dung cụ thể trong chương trình dạy nghề Điện ôtô trình độ Cao đẳng nghề. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM, ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI VÀ HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Nội dung của chương này trình bày nhiệm vụ và đối tượng thực nghiệm,nội dung tiến trình thực nghiệm, tính khả thi của đề tài . Áp dụng quy trình đã đề xuất vào việc lựa chọn quy trình xây dựng và sử dụng TNTH ảo cho 2 bài học cụ thể của học phần đang xét nhằm kiểm định hiệu quả và khả năng sử dụng của chúng. CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ 1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO 1.1.1. Thế giới hiện nay "Thực tại ảo, là một khái niệm mới xuất hiện khoảng đầu thập kỷ 90, nhưng Ở Mỹ và Châu âu, thực tại ảo đã và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực (nghiên cứu và công nghiệp, GD- ĐT cũng như thương mại và giải trí. . . ) Chính vì vậy, công nghệ thực tại ảo- một công nghệ mới được dùng để xây dựng một không gian, một thế giới ảo, nhằm tái tạo, bắt chước phần nào thế giới thực đã, đang được nghiên cứu và chắc chắn sẽ phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Trong số rất nhiều tài liệu đề cập đến công nghệ này, phải kể đến đó là: Virtual Reality- Thực tại ảo, bước sang thế giới bên kia [4] Ở mức độ đơn giản hơn, thực tại ảo (được trình bày trong luận văn này) đó là các phần mềm chạy trên máy tính đơn lẻ hay mạng máy tính, chúng giả lập phần nào thế giới thực. Từ đó, giúp người sử dụng thực hiện các thao tác với môi trường, các đối tượng, quá trình, hệ thống do các chương trình đó tạo ra nhằm khám phá, phát hiện các quy luật, kiểm nghiệm khoa học, hình thành kỹ năng. . . Khi đề cập tới những phần mềm, những thao tác trong môi trường do các phần mềm đó tạo ra, thuật ngữ ảo cũng được sử dụng. TNTH ảo là một lĩnh vực được nghiên cứu và phát triển trong những năm gần đây và đã có nhiều sản phẩm được gọi là TNTH ảo được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống trong đó có lĩnh vực GD- ĐT. Một vài trong số đó là: - Crocodile Physics là phần mềm được dùng để thiết kế các thí nghiệm ảo môn vật lý trong nhà trường, có rất nhiều phiên bản của phần mềm đã được đưa ra và phiên bản mới nhất hiện nay là phiên bản Crocodile Physics 605, ra đời vào năm 2006 với rất nhiều tính năng mới so với các phiên bản trước đó. Crocodile Physics có thể mô phỏng cơ học, điện, điện tử, quang học, và sóng cơ học. Trong mỗi phần cơ, sóng, điện, quang có đầy đủ những thuộc tính để ta có thể mô phỏng các thí nghiệm vật lý phổ thông. - Trong lĩnh vực điện điện tử: Protel, Proteus, Matlab, Multisim, Orcad, Workbench... là các phần mềm hỗ trợ người sử dụng trong việc thiết kế mạch điện- điện tử. Với sự phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực điện- điện tử việc thiết kế và mô phỏng mạch điện- điện tử trên máy tính bằng các phần mềm chuyên dụng đã được triển khai, áp dụng rộng rãi và rất có hiệu quả tại các trường dạy nghề. Các phần mềm kể trên với tên gọi chung là EDA(Electronic Design Automation- Tự động thiết kế mạch điện tử). Tuỳ thuộc vào đặc điểm nội dung, mục tiêu của từng môn học mà các giáo viên dạy nghề lựa chọn một trong số các phần mềm EDA làm phương tiện giảng dạy vì mỗi phần mềm đều có một đặc điểm riêng. Chẳng hạn như, với một thư viện linh kiện rất lớn và các công cụ tiện ích, Multisim cung cấp một số công cụ ảo. Chúng ta sử dụng các công cụ này để đo lường các thông số của mạch. Các công cụ này gần tương ứng với các công cụ trong phòng thí nghiệm. Chúng thật sự là một phương tiện tết và dễ dàng nhất để ta có thể quan sát đo lường kết quả mô phỏng. Chính vì vậy, Multisim đã được rất nhiều các giáo viên dạy nghề sử dụng làm phương tiện giảng dạy và là công cụ hỗ trợ người học trong việc thực hành mạch điện tử vì thiết kế đơn giản, dễ sử dụng, tính trung thực và sinh động trong mô phỏng của nó. Orcad cũng trở thành một trong những phần mềm hàng đầu, hỗ trợ người sử dụng vẽ, mô phỏng và thiết kế mạch in qua thư viện linh kiện rất lớn cùng với các công cụ tiện ích. Bên cạnh Multisim và Orcad phải kể đến Electronic Workbench (EWB). Thuật ngữ “work- bench" trong tiếng Anh có nghĩa là bàn làm việc của thợ. Có nghĩa là: khi thao tác trên EWB, ta có cảm giác giống như đang làm việc trên bàn thợ vậy. Sau khi lựa chọn, sắp xếp các linh kiện, hàn nối dây giữa chúng lại với nhau theo sơ đổ nguyên lý, rồi lắp các cơ cấu đo để đo các thông số cần khảo sát (nếu cần) và cấp điện cho mạch để xem kết quả, có thể điều chỉnh thông số hoặc vị trí của các linh kiện trong mạch mà không sợ bị tiêu hao do cháy nổ, hư hỏng linh kiện, cơ cấu đo... Một ưu điểm nữa phải kể đến trong việc sử dụng EWB để thiết kế mạch điện- điện tử đó là tính "chuẩn xác,, của tín hiệu bởi trong mạch thực tế, ngoài tín hiệu thực nó còn chồng chập vào đó vô số những tín hiệu nhiễu trong khi với EWB thì tín hiệu nhận được là tín hiệu thật 100%. Với những đặc tính vừa phân tích ở trên, ta nhận thấy EWB rất thích hợp cho các lớp thực tập, trung cấp hoặc công nhân lành nghề vì ở đây yêu cầu chính là định tính còn định lượng là không cao. Đặc biệt rất thích hợp đối với các kỹ thuật viên sửa chữa điện tử, EWB có thể xem như một bàn thợ "cao cấm'. - Trên Internet, một số trang web [17], [18], [19] và [20] đã giới thiệu các bài TNTH ảo, theo đó, bất cứ ai truy cập vào các web sức đó đều thao tác được với các bài TNTH đã được chuẩn bị sẵn. Đó là các chương trình mô phỏng được viết bằng ngôn ngữ lập trình Java và tồn tại trên trang web dưới dạng những Java Applet. Những thành tựu đã đạt được trong việc ứng đụng công nghệ thực tại ảo nhằm nâng cao hiệu quả GD- ĐT, đặc biệt hiệu quả đào tạo nghề cho thấy tiềm năng to lớn của thực tại ảo, khẳng định vai trò quan trọng của TNTH ảo trong dạy học nói chung trong dạy và học qua mạng nói riêng. Tuy nhiên, qua nghiên cứu và tìm hiểu cho thấy, cơ sở lý luận cho việc xây dựng và sử dụng thực tại ảo (cụ thể là TNTH ảo) trong đào tạo nghề vẫn chưa được đề cập tới. 1.1.2. Việt Nam hiện nay Tại Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu liên quan tới TNTH ảo, như: - Công trình "Thí nghiệm ảo và thí nghiệm hoá học" do PGS.TS Nguyễn Đặc Chuy, khoa Hoá học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội và các cộng sự xây dựng [8, Tr.55]. - Có rất nhiều tài liệu đề cập tới công nghệ thực tại ảo ứng dụng trong dạy học phải kể đến đó là "ứng dụng Công nghệ thông tin trong tổ chức hoạt động nhận thức vật lý tích cực, tự chủ và sáng tạo" [12]. Trong cuốn sách này, tác giả Phạm Xuân Quế đã trình bày và phân tích một trong những PTDH số mới hỗ trợ các thí nghiệm vật lý cụ thể là thí nghiệm về các chuyển động cơ học đó là phần mềm phân tích băng hình [12, Tr.33]. - Nghiên cứu, ứng dụng hệ thống hiện thực ảo trên nền tảng của kỹ thuật ảo đã và đang được phát triển ứng dụng rộng rãi trên khắp thế giới và trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Ở Việt Nam các nhà khoa học và kỹ thuật đã bước đầu ứng dụng thử nghiệm kỹ thuật hiện thực ảo trong một số lĩnh vực như: nghiên cứu- thử nghiệm rô bốt công nghiệp; nghiên cứu- thử nghiệm máy và cơ cấu; huấn luyện và tập lái máy bay, tàu thủy, Ô tô, . . . Nhiều trường dạy lái xe ở Việt Nam cũng đã trang bị ca bin điện tử cho học viên thực tập. Một số ứng dụng cụ thể phải kể đến như: - Trong chế tạo khuôn dập vỏ Ô tô: Với mong muốn đóng góp vào việc thực hiện chủ trương nâng cao tỷ lệ nội địa hóa của ngành chế tạo Ô tô trong nước, lần đầu tiên các nhà khoa học bộ môn Gia công áp lực trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã nghiên cứu và thiết kế chế tạo khuôn dập vỏ Ô tô bằng công nghệ ảo. Mặc dù ngành lắp ráp Ô tô, xe máy ở Việt Nam trong những năm qua đã khá phát triển theo kịp với quá trình hội nhập kinh tế và đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng nhưng riêng trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo các chi tiết vỏ mỏng cỡ lớn, có hình dạng phức tạp mà đặc biệt là các vỏ Ô tô là vấn đề còn mới mẻ ở nước ta và là một khó khăn đối với ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo Ô tô. Sỡ dĩ như vậy là vì việc thiết kế các quy trình công nghệ dập, thiết kế và chế tạo khuôn mẫu vỏ Ô tô có nhiều nét đặc thù và có những yêu cầu kỹ thuật cao so với các chi tiết thông thường. Bằng công nghệ mô phỏng số (ảo) khuôn dập và quá trình dập vỏ được mô phỏng trên vi tính có thể xác định chính xác các chi tiết đạt tiêu chuẩn đề ra cho một bộ khuôn hoàn chỉnh. Toàn bộ quá trình thiết kế, gia công chế tạo được sử dụng phần mềm chuyên nghiệp Pro Egineer, Edge Cam... để mô phỏng các quá trình biến dạng, tìm phương án tối ưu thiết kế công nghệ thích hợp và khuôn dập tương ứng. Sau khi lập trình trên máy tính, với máy ép thủy lực 1.000 tấn, khuôn dập sẽ cho ra lò những chi tiết vỏ xe từ đơn giản đến phức tạp nhất một cách tối ưu nhất, tránh công đoạn sản xuất thử nhiều lần, tiết kiệm chi phí và sức lao động. Thành công này đã mở ra một hướng phát triển mới trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo khuôn dập vỏ vốn còn non yếu ở nước ta - Luận án tiến sỹ giáo dục của TS. Lê Huy Hoàng nghiên cứu về "Thí nghiệm, thực hành ảo - ứng dụng trong dạy học Kỹ thuật công nghiệp lớp 12- Trung học phổ thông" đã đưa ra cơ sở lý luận tương đối hoàn chỉnh về xây dựng và sử dụng TNTH ảo Tuy nhiên, phạm vi của đề tài là TNTH ảo trong dạy học Kỹ thuật công nghiệp lớp 12. Còn trong đào tạo nghề, chưa có một công trình nghiên cứu nào đề cập tới TNTH ảo như một lý luận về xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong dạy nghề. Do đó, đề tài được thực hiện với mục tiêu khái quát hoá về mặt cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề nói chung, trong dạy nghề Điện ôtô nói riêng. Trên cơ sở đó, xây dựng thử nghiệm một số bài TNTH ảo điển hình. Các vấn đề đặt ra như: khi nào thì dùng thuật ngữ ảo; thế nào là TNTH ảo; vai trò của TNTH ảo trong đào tạo nghề là gì; tiêu chí nào để phân loại TNTH ảo; mối liên hệ giữa mô phỏng và TNTH ảo; quy trình nào cho thiết kế, xây dựng và nguyên tắc sử dụng TNTH ảo. . . sẽ được đề cập trong luận văn. 1.2. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ 1.2.1. Một số khái niệm l.2.l.1. Một số khái niệm liên quan đến đào tạo nghề (ĐTN) a. Đào tạo nghề ĐTN là quá trình phát triển có hệ thống kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo và thái độ nghề nghiệp; ĐTN là nhằm hướng vào hoạt động nghê nghiệp và hoạt động xã hội. Mục tiêu đào tạo là trạng thái phát triển của nhân cách được dự kiến trên cơ sở yêu cầu phát triển kinh tế xã hội và được hiểu là chất lượng cần đạt tới đối với người học sau quá trình đào tạo. ĐTN khác với đào tạo lý thuyết học thuật mặc dù ranh giới không dễ phân định. ĐTN cũng có những nhân tố sư phạm như các thiết chế giáo dục khác nhưng nhấn mạnh nhiều hơn vào khía cạnh kỹ thuật và công nghệ. b. Kỹ năng, kỹ xảo “Kỹ năng là khả năng của con người thực hiện công việc một cách có hiệu quả và chất lượng trong một thời gian thích hợp, trong những điều kiện nhất định dựa vào tri thức và kỹ xảo đã có " [3,Tr.75] Như vậy, kỹ năng có nội dung là những quá trình tâm lý và luôn gắn với những hoạt động cụ thể, kỹ năng là kiến thức trong hành động. "Kỹ xảo là hoạt động hay thành phần của hoạt động đã được tự động hóa nhờ luyện tập " [3,Tr.75].Như vậy, kỹ xảo như một thuộc tính nhân cách vì nó khá ổn định và bền vững. c. Năng lực thực hành nghề Năng lực hành nghề là khả năng và sự sẵn sàng hành động một cách độc lập, phù hợp với đối tượng trong các tình huống hoạt động nghề nghiệp và hoạt động xã hội. Trong cơ chế thị trường, năng lực hành nghề cũng chính là khả năng tìm kiếm việc làm và tự tạo việc làm để lập thân, lập nghiệp. Sau khi được đào tạo nghề, cấu trúc năng lực của người học nghề bao gồm: năng lực chuyên môn nghề, năng lực phương pháp và năng lực xã hội d. Phương tiện và phương tiện dạy học (PTDH) Một cách chung nhất, phương tiện là cái dùng để làm một việc gì, để đạt một mục đích nào đó và PTDH được hiểu là toàn bộ những trang thiết bị, đồ dùng, dụng cụ phục vụ việc giảng dạy và học tập. Đề cập tới khái niệm 'PTDH có ý kiến cho rằng PTDH là các công cụ nhằm truyền đạt những thông điệp từ người dạy đến người học trong quá trình dạy học. Tuy nhiên, trong thời đại CNTT phát triển như vũ bão hiện nay, khái niệm này đã không còn phù hợp. Theo tác giả, "PTDH là toàn bộ những trang thiết bị, đồ dùng, dụng cụ phục vụ việc giảng dạy và học tập, có tính tương tác được sử dụng nhằm hỗ trợ hiệu quả trong quá trình truyền đạt của người dạy và quá trình lĩnh hội của người học" 1.2.1.2.Một số khái niệm liên quan đến TNTH ảo. a. Thí nghiệm Trong quá trình nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm, nhà khoa học phải tiến hành các thí nghiệm. "Thực nghiệm khoa học là một hình thức đặc biệt của hoạt động thực tiễn, đó là hoạt động của con người được tiến hành trong điều kiện nhân tạo nhằm nhận thức và biến đổi tự nhiên và xã hội" [15,Tr.26] Thí nghiệm được coi như một phương pháp đặc biệt của nghiên cứu thực nghiệm có đặc điểm là nó bảo đảm khả năng tác động thực tế một cách chủ động lên các hiện tượng và quá trình nghiên cứu. Ở đây người nghiên cứu không bị hạn chế các hiện tượng mà còn can thiệp có ý thức vào quá trình diễn biến tự nhiên của chúng. Như vậy có thể hiểu, "Thí nghiệm là phương pháp nghiên cứu thực nghiệm với tác động chủ động của người tiến hành trong việc: Tạo dựng đối tượng nghiên cứu theo dự định; Điều khiển quá trình diễn biến; và Phục hồi quá trình thực nghiệm trong những điều kiện như nhau [9, Tr.2] Trong từ điển tiếng Việt thí nghiệm được giải nghĩa là "gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh" thí nghiệm là "một loạt các thử nghiệm hoặc kiểm nghiệm được tiến hành nhằm chứng minh hoặc bác bỏ một giả thuyết". Các trích dẫn và cách hiểu trên đây đều có nội tương đối thống nhất và cho thấy thí nghiệm có vai trò rất quan trọng trong việc phát triển nhận thức của con người về thế giới. Thí nghiệm là một phần của hiện thực khách quan được thực hiện hoặc tái tạo lại trong những điều kiện đặc biệt, trong đó con người có thể chủ động điều khiển các yếu tố tác động vào quá trình xảy ra để phục vụ cho các mục đích nhất định. Từ đó, có thể hiểu "thí nghiệm là việc thực hiện các thao tác một cách có chủ ý lên các đối tượng của một hệ thống và quan sát, thu nhận thông tin về các ảnh hưởng do các tác động gây ra đối với hệ thống. Trên cơ sở đó khảo sát, minh hoạ, chứng minh hoặc bác bỏ một giả thuyết khoa học " b. Thực hành Trong dạy học, thực hành được hiểu là ._.một quá trình sư phạm do giáo viên tổ chức nhằm củng cổ hiểu biết, tạo ra những cơ sở hình thành kỹ năng, kỹ xảo kỹ thuật cho học sinh thực hiện và những chức năng giáo dục[15, Tr.27]. "Trong dạy học kỹ thuật, thực hành là những hoạt động của học sinh nhằm vận dụng những hiểu biết kỹ thuật và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cần thiết [3, Tr.74]. Trong lĩnh vực đào tạo nghề, thực hành được hiểu là quá trình tác động qua lại thống nhất giữa học tập và lao động. Thông qua thực tập, lao động sản xuất người học lĩnh hội và hoàn thiện những cơ sở quan trọng của nghề nghiệp, tiếp thu những giá trị cơ bản của giáo dục lao động, hình thành và phát triển nhân cách người công nhân, nhân viên nghiệp vụ, giáo viên dạy nghề theo mục tiêu đào tạo. Như vậy, nhiệm vụ của dạy thực hành nghề có thể khái quát là: - Củng cố, hoàn thiện, vận dụng và khẳng định sự đúng đắn các kiến thức lý thuyết kỹ thuật; - Hình thành và rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo kỹ thuật, phát triển tư duy, bồi dưỡng năng lực kỹ thuật; - Thực hiện các chức năng giáo dục. c. Thuật ngữ ảo Ngày nay, thuật ngữ ảo được dùng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong CNTT, Vật lý học, Toán học, Bảo tàng học... Tuy nhiên, hiểu và vận dụng thuật ngữ ảo thế nào cho đúng? Nội dung đề cập dưới đây sẽ làm sáng tỏ điều đó. d. Mô hình Mô hình (Model) là một sơ đồ phản ánh đối tượng hoặc hệ thống. Con người dùng sơ đồ đó để nghiên cứu, thực nghiệm nhằm tìm ra các quy luật hoạt động của đối tượng hoặc hệ thống. Hay nói một cách khác, mô hình là đối tượng thay thế của đối tượng gốc (đối tượng thực tê) dùng để nghiên cứu về đối tượng gốc. [5,Tr.6] Bàn về khái niệm mô hình trong dạy học, có một số ý kiến khác cho rằng: Mô hình là phương tiện dạy học hình khối (3 chiều) phản ánh tính chất, cấu tạo cơ bản của vật thật. Mô hình thường được thay đổi về tỷ lệ so với vật thật. Giá trị sư phạm của mô hình là ở chỗ nó có khả năng truyền đạt lượng tin về sự phân bố và tác động qua lại giữa các bộ phận trong mô hình. Theo nghĩa chung nhất, mô hình được hiểu là "một thể hiện bằng thực thể hay bằng khái niệm một số thuộc tính và quan hệ đặc trưng của một đối tượng nào đó (gọi là nguyên hình) nhằm mục đích nhận thức: Làm đối tượng quan sát thay cho nguyên hình, hoặc và làm đối tượng nghiên cứu (thực nghiệm hay suy diễn) về nguyên hình" [9, Tr. 18] Để làm được điều đó, Mô hình cần phải phản ánh được những đặc điểm cơ bản của vật thật mà nó thay thế. Trong thực tế quá trình giảng dạy với một số nội dung sử dụng mô hình cũng có hiệu quả tương đương với sử dụng vật thật. Tuy nhiên vì chế tạo mô hình thường rất phức tạp và đắt tiền nên người ta chỉ sử dụng mô hình trong trường hợp không có phương tiện nào khác để thay thế. Hiện chưa có một lý thuyết tổng quan về mô hình nói chung, mà chỉ có những lý thuyết được xây dựng cho từng loại mô hình. e. Mô phỏng Mô phỏng (Simulation) được ứng dụng rộng rãi trong kinh tế, kỹ thuật và nhiều lĩnh vực khác. Trong khoa học và công nghệ, mô phỏng là con đường nghiên cứu thứ ba, song song với nghiên cứu lý thuyết thuần túy và nghiên cứu thực nghiệm trên đối tượng thực. Nó được sử dụng khi không thể, không cần hay không nên thực nghiệm trên đối tượng thực. Trong thực tế, đã có nhiều công trình nghiên cứu về mô phỏng. Theo đó cũng đã có nhiều quan điểm xung quanh khái niệm mô phỏng: Theo từ điển chính xác Oxford, bản 1976, "Mô phỏng có nghĩa là giả cách, làm ra vẻ như, hành động như, bắt chước giống với, mang hình thức của, giả bộ như..., làm giả các điều kiện của tình huống nào đó thông qua một mô hình với mục đích huấn luyện hoặc tiện lợi Nghĩa thứ hai, mô phỏng là một phương pháp nghiên cứu về đối tượng, hệ thống thực thông qua mô hình của nó. Trong luận văn này, mô phỏng được hiểu theo nghĩa thứ hai, tức là "thực nghiệm quan sát được và điều khiển được trên mô hình". Mô phỏng bao gồm những quá trình sau đây: 1 Xây dựng mô hình cho đối tượng nghiên cứu. 2. Thực nghiệm trên mô hình để có kết quả về đối tượng nghiên cứu. 3. Kiểm nghiệm lại kết quả thu được. Lý thuyết cũng như thực nghiệm chứng minh được rằng chúng ta chỉ có thể xây dựng được các mô hình gần giống với đối tượng thực mà thôi, vì trong quá trình mô hình hóa bao giờ cũng chấp nhận một số giả thiết nhằm làm giảm bớt độ phức tạp của mô hình, để mô hình có thể ứng dụng thuận tiện trong thực tế. Mặc dù vậy, mô phỏng vẫn là một phương pháp hữu hiệu để con người nghiên cứu đối tượng, nhận biết các quá trình, các quy luật tự nhiên. Ngày nay nhờ có sự trợ giúp đắc lực của kỹ thuật máy tính, kỹ thuật tin học, người ta đã phát triển các phương pháp mô hình hóa cho phép xây dựng các mô hình ngày càng gần với đối tượng nghiên cứu. Đặc biệt, phương pháp mô phỏng số là một phương pháp hữu hiệu để nghiên cứu những đối tượng có cấu trúc phức tạp, các đối tượng mà trong đó có các biến ngẫu nhiên. Sự phát triển của CNTT mà cụ thể là kỹ thuật máy tính đã giúp cho việc thu nhận, lựa chọn, xử lý các thông tin về mô hình rất thuận tiện, nhanh chóng và chính xác. Trong Công nghệ dạy học ở nước ta hiện nay, ngoài các phương pháp quen thuộc là hình vẽ, đồ dùng dạy học trực quan và các phương tiện nghe nhìn mà thầy trò khó tham gia tạo dựng, cải tiến như phim, băng hình. . . do máy tính ngày càng phổ biến, phương pháp mô phỏng bằng đồ hoạ vi tính đã trở nên phổ biến ở các trường đại học, cao đẳng chuyên nghiệp và khá nhiều trường phổ thông. Tuy nhiên, việc sử dụng các ngôn ngữ cao cấp hoặc phần mềm mô phỏng chuyên dụng vào việc dạy học ở các trường, đặc biệt là trường dạy nghề còn gặp nhiều khó khăn như việc lập trình mô phỏng rất phức tạp, yêu cấu giáo viên phải có trình độ máy tính tương đối thành thạo. Mặt khác, các phần mềm chuyên đụng thường chiếm bộ nhớ rất lớn khiến cho việc cài đặt không thuận tiện. Vì thế, vấn đề đặt ra là xây dựng phần mềm thiết thực, phù hợp hay tạo ra những sản phẩm mô phỏng phục vụ dạy học là những vấn đề mà ngành sư phạm kỹ thuật và dạy nghề cần quan tâm nghiên cứu. TNTH ảo được nghiên cứu trong phạm vi của đề tài này chính là một trong những thể hiện cụ thể của mô phỏng, là một vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong GD- ĐT nói chung mà đặc biệt là trong dạy nghề để nhằm nâng cao hiệu quả công tác đào tạo. 1.2.2. Thực tại ảo (Virtual Reality- VR) 1.2.2.1. Khái niệm thực tại ảo Có nhiều định nghĩa khác nhau về thực tại ảo, một vài trong số đó là: "Thực tại ảo là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hóa không gian ba chiều với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phương tiện hiện đại để xây dựng một thế giới mô phỏng bằng máy tính- môi trường ảo (virtual environment). Trong thế giới ảo này, người sử dụng không còn được xem như người quan sát bên ngoài mà đã thực sự trở thành một phần của hệ thống" [8, Tr.356] . Theo TS. Lê Huy Hoàng, thực tại ảo có thể hiểu là một hệ thống cho phép một hoặc nhiều người sử dụng (users) di chuyển, phản ứng trong một môi trường mô phỏng điện toán. Dưới sự hỗ trợ của các thiết bị kèm theo, người sử dụng có thể cảm nhận, thao tác với các đối tượng ảo (virtual objects) giống như với các đối tượng trong thế giới thực. Sự tương tác "tự nhiên" này khiến người dùng có cảm giác "đắm chìm" trong một môi trường ảo. Môi trường đó được xây dựng bởi mô hình toán học và những chương trình máy tính (computer programs) [7, Tr. 22] 1.2.2.2. Đặc điểm của hệ thực tại ảo Thực tại ảo là một thế giới thực song lại ảo, vì một phần của thế giới thực sẽ được tái tạo trên máy tính, trong môi trường không gian ba chiều gắn với các thiết bị đầu vào, cho phép con người tương tác với môi trường ảo đó. Những tương tác đó sẽ được chương trình xử lý để đem lại cho con người cảm nhận về sự thay đổi của môi trường như trong thực tế. Tất cả những điều này diễn ra trong môi trường không gian ba chiều. Dưới khía cạnh CNTT, thực tại ảo là một hệ. thống mô phỏng trong đó đồ họa máy tính được sử dụng để tạo ra một thế giới "nhân tạo- như thật". Thế giới này không tĩnh tại, mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn (tín hiệu vào) của người sử dụng (nhờ hành động, lời nói,...) Người sử dụng tương tác với mô hình, trong đó tương tác được mô phỏng từ thao tác với các đối tượng thực. Điều này xác định một đặc tính chính của thực tại ảo, đó là tương tác thời gian thực (real- time interactivity)[15, Tr.36] Thời gian thực ở đây có nghĩa là khả năng của máy tính có thể nhận biết được tín hiệu vào của người sử dụng và tác động ngay lập tức làm thay đổi thế giới ảo. Người sử dụng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn của họ và bị thu hút- cảm giác "đắm chìm" bởi sự mô phỏng này. Điều này chúng ta có thể nhận thấy ngay khi đi tham quan bảo tàng ảo- bảo tàng số kết hợp được các đặc tính của thực tại ảo. Tham quan trong bảo tàng ảo- tham quan ảo, người dùng không chỉ thực sự cảm nhận được sự hiện hữu "sống" của các hiện vật trong môi trường đó, mà còn có thể tương tác với môi trường như là một thành phần thực sự của môi trường đó. 1 2.2.3. Một số ứng dụng chính của thực tại ảo Trong những năm gần đây, như là thành quả của các ngành khoa học công nghệ khác nhau, các thiết bị thực tại ảo phát triển một cách mạnh mẽ. Với năng lực tính toán mạnh hơn, khả năng của bộ nhớ trong cao hơn, nhỏ nhẹ và rẻ tiền hơn trước, với sự tiến bộ trong việc chế tạo bộ hiển thị tinh thể lỏng có kích thước nhỏ đã tạo khả năng cho các nhà khoa học phát triển các hệ thống mô phỏng thực tại ảo với chất lượng cao. Tại các nước phát triển, chúng ta có thể nhận thấy thực tại ảo được ứng dụng trong mọi lĩnh vực: Khoa học kỹ thuật, kiến trúc, quân sự, giải trí,... và đáp ứng mọi nhu cầu: nghiên cứu, giáo dục, thương mại… Để có một kết quả học tập cao nhất, chúng ta sử dụng nhiều phương pháp học tập khác nhau, trong đó có phương pháp trực quan. Thực tế cho thấy, học bằng phương pháp trực quan thì nhanh hơn các phương pháp khác. Vì vậy, thực tại ảo đã và đang trở thành một công cụ hữu hiệu trong giáo dục, đặc biệt là với trẻ em. Ngoài ra nó cũng là phương tiện dạy học mang lại hiệu quả đào tạo lớn đối với một số ngành nghề đòi hỏi phải thực hành. Ví dụ như: huấn luyện phi công, lái xe... Một số trường có đào tạo nghề lái xe tại Việt Nam hiện nay cũng đang sử dụng phương tiện cho phép người học thực hành trên cơ sở thực tại ảo. Giáo dục luôn là mối quan tâm hàng đấu của mỗi quốc gia. Việc nghiên cứu để đưa ra phương pháp giáo dục hiệu quả đã khó, song vấn đề khó khăn hơn là làm sao kích thích được niềm say mê học tập, nghiên cứu của người học và tác động đến tính tự giác, khả năng tư duy và tưởng tượng của người học, cung cấp môi trường học tập, nghiên cứu tết nhất nhằm phát huy hết những khả năng của con người. Chúng ta đã thấy hiệu quả to lớn của việc ứng dụng tin học vào trong giáo dục trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Song, phần lớn các ứng dụng tin học vào giáo dục mà chúng ta biết mới chỉ là những giáo trình tin học nhằm rèn luyện tư duy tin học cho con người, chứ những ứng dụng nhằm rèn luyện những khả năng khác của con người thì chưa phổ biến. 1.2.2.4. Kết luận về thực tại ảo Thực tại ảo có tiềm năng ứng dụng vô cùng lớn. Tất cả những ứng dụng của thực tại ảo đều liên quan tới việc xây dựng các mô hình mô phỏng thế giới trên máy vi tính, cung cấp khả năng quan sát và tương tác của các mô hình với người sử dụng thông qua các thiết bị đầu vào và đầu ra. Như vậy, có thể nói vấn đề chính của thực tại ảo là phải xây dựng mô hình mô phỏng thế giới thực trên máy tính theo không gian 3D, cung cấp các dịch vụ tương tác giữa môi trường mô phỏng với người sử dụng thông qua thiết bị vào ra. Và có thể nói tóm lại một điều: Mọi lĩnh vực "có thật" trong cuộc sống đều có thể ứng dụng nhục tế ảo" để nghiên cứu và phát triển hoàn thiện hơn. 1.2.3. Dạy học thực hành nghề 1 2.3.1. Đặc điểm của dạy học thực hành nghề Dạy học thực hành nghề là một quá trình sư phạm giải quyết các nhiệm vụ do giáo viên thực hành và học sinh học nghề tổ chức, thực hiện một cách có khoa học và có mục đích nhằm tạo những cơ sở của kỹ năng, kỹ xảo nghề nghiệp cho người công nhân tương lai. Quá trình ấy cùng với quá trình dạy lý thuyết và hoạt động ngoài giờ học tạo nên một thể thống nhất và nó được tiến hành dưới sự chỉ đạo của giáo viên. Trong dạy học nghề thì dạy học thực hành giữ vai trò chủ đạo. Qua đó, học sinh học nghề trau dồi năng lực học tập và lao động độc lập, tự giác, tích cực và ngày càng sáng tạo. 1.2.3.2 Vai trò của phương tiện dạy học trong dạy học thực hành nghề Học thực hành là quá trình tác động thống nhất giữa học tập và lao động. Thông qua thực tập sản xuất, lao động sản xuất, người học sẽ lĩnh hội và hoàn thiện những cơ sở quan trọng của nghề nghiệp, có thể tiếp thu những giá trị cơ bản của giáo dục lao động, từ đó hình thành và phát triển nhân cách của người học theo mục tiêu đào tạo. Nếu như giáo dục ngày xưa nghiêng nặng về việc chú trọng đến tri thức thuần túy, thì giáo dục hiện đại ngày nay chú trọng cả công cụ, phương tiện, thiết bị vật chất truyền tải tri thức đến với người học. không đơn thuần chỉ là phương tiện giúp người dạy truyền đạt có hiệu quả nội dung kiến thức cho người học mà nó còn là đối tượng nhận thức của người học, là yếu tố kích thích tính tò mò, lòng hăng say và tính tích cực học tập của người học. Do yêu cầu tăng hoạt động TNTH, cũng như yêu cầu ứng dụng nên khi xây dựng chương trình cần đặt đúng vị trí của PTDH trong quá trình đào tạo nghề. Việc đầu tư trang thiết bị cho đào tạo tại các CSDN theo các định hướng sau: - Thiết bị gắn với ngành nghề và quy mô đào tạo; - Thiết bị phù hợp với mục tiêu đào tạo- nội dung chương trình đào tạo - Phương pháp dạy học; - Thiết bị phù hợp với sự phát triển của KHKT, phù hợp với công nghệ sản xuất ở cơ sở; Cùng với TBDH, PTKTDH cũng có một vai trò vô cùng quan trọng trong dạy học. PTKTDH bao gồm: máy chiếu qua đầu, máy chiếu vật thể, MVT, ti vi, đầu video/VCD/DVD, máy chiếu đa phương tiện... PTKTDH làm cho bài giảng có hiệu quả hơn vì cho phép chúng ta trình bày bài giảng bằng nhiều phương pháp rất hấp dẫn ngưu 1 học. Điều quan trọng là chúng ta phải xác định được mục tiêu của bài giảng để có thể lựa chọn PTKTDH hỗ trợ tốt nhất cho từng mục tiêu. 1.2.3.3. Thực trạng thiết bị dạy học thực hành nghề Trong những năm qua, các điều kiện đảm bảo chất lượng dạy nghề đã được cải thiện: Đội ngũ giáo viên dạy nghề tăng về số lượng; nhiều chương trình dạy nghề đã được đổi mới về nội dung cho phù hợp với kỹ thuật, công nghệ sản xuất; cơ sở vật chất và thiết bị dạy nghề của khoảng 60% số CSDN đã được trang bị bổ sung, nâng cấp nhờ sự tăng cường đầu tư nguồn kinh phí cho phát triển dạy nghề từ Chương trình Mục tiêu quốc gia; khoảng 70% học sinh sinh viên tìm được việc làm hoặc tự tạo việc làm ngay sau khi tết nghiệp. Những nhân tố kể trên đã góp phần thúc đẩy phát triển sự nghiệp đào tạo nghề ở nước ta. Về cơ sở vật chất và trang thiết bị dạy nghề, theo báo cáo tình hình dạy nghề giai đoạn 2002 - 2009: - Hầu hết các CSDN có đủ thiết bị thực hành cơ bản. Một số cơ sở đã xây dựng đồng bộ từ phòng học lý thuyết, xưởng thực hành, thư viện, khu giáo dục thể chất, ký túc xá. . . khang trang, hiện đại. 40 trường dạy nghề được đầu tư tập trung đã có thiết bị dạy nghề hiện đại ở một số nghề, nhờ đó quy mô tuyển mới đã tăng gấp 2- 3 lần (như các trường cao đẳng nghề Điện, cao đẳng nghề Cơ điện- Luyện kim, cao đẳng nghề mỏ Hồng Cẩm.,Trường cao đẳng nghề KTCN Việt nam- Hàn Quốc . .) Nhìn chung cơ sở vật chất, trang thiết bị cho dạy và học nghề của các CSDN này đã được đổi mới căn bản và trở thành các cơ sở đào tạo nghề nòng cất cung cấp nguồn lao động có kỹ thuật cho đất nước. Bên cạnh những thành tựu đã đạt được, ngành dạy nghề vẫn đang đứng trước nhiều khó khăn, thách thức trước yêu cấu đổi mới nhằm nâng cao chất lượng nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động trong và ngoài nước. Cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ cho quá trình đào tạo là một trong ba điều kiện cơ bản nhằm đảm bảo chất lượng dạy nghề vẫn còn thiếu về số lượng và lạc hậu về chất lượng, trừ một số trường mới được đầu tư thông qua các dự án về đào tạo nghề. 1.2.4. Thí nghiệm thực hành ảo 1.2.4.1. Khái niệm TNTH ảo Bàn về TNTH ảo có một số ý kiến cho rằng: TNTH ảo là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đối tượng học tập, nhằm mục đích mô phỏng các hiện tượng vật lý, hóa học, sinh học,... xảy ra trong tự nhiên hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là có tính năng tương tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỏng những quá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thực hiện trong phòng thí nghiệm. Tiếp cận khái niệm "thí nghiệm thật- ảo" dưới góc độ cách thức và dụng cụ tiến hành thí nghiệm, một số ý kiến cho rằng: Thí nghiệm thật là các thí nghiệm được thực hiện bằng các dụng cụ thí nghiệm thật, các hoá chất, linh kiện, vật liệu thật... Còn thí nghiệm ảo là các thí nghiệm được thực hiện trên MVT, thí nghiệm ảo thực chất là mô hình của thí nghiệm thật trên máy vi tính. Khi bàn về phòng thí nghiệm ảo (V-lab) một số ý kiến khác lại cho rằng: Khái niệm về V-lab được dựa trên phòng thí nghiệm thực gồm các máy móc thực được điều khiển từ xa, vì vậy nó không chỉ đơn thuần tiên quan đến các mô phỏng ảo. Cất lõi của V-lab là các thiết bị thí nghiệm, trong nhiều trường hợp là các thiết bị thí nghiệm dành cho quá trình thí nghiệm đồng dạng hoặc mô phỏng vật lý. Thiết bị thí nghiệm được điều khiển từ xa thông qua liên kết mạng. Trên quan điểm này, khái niệm "ảo" của TNTH được hiểu là sử dụng phòng TNTH qua truy cập mạng Internet. Còn PGS.TS Vũ Trọng Rỹ cho rằng "thí nghiệm ảo là một loại sản phẩm đa phương tiện (Multimedia), một loại phần mềm dạy học mô phỏng thí nghiệm về hiện tượng, quá trình vật lí, hoá học, sinh học,... nào đó xảy ra trong tự nhiên hoặc trong phòng thí nghiệm, được tạo ra bởi sự tích hợp các dữ liệu dạng số trên máy tính, có khả năng tương tác với người dùng và có giao diện thân thiện với người dùng" [13, Tr.20]. Cách tiếp cận này chỉ xem thí nghiệm ảo là một công cụ, phương tiện. Mặc dù tác giả đã đề cập tới khả năng tương tác với người dùng tuy nhiên nếu sự tác động.có chủ ý lên các đối tượng của hệ thống thì chưa thể gọi là thí nghiệm. Theo TS. Lê Huy Hoàng, khái niệm về TNTH ảo được xây dựng thông qua sự tiếp cận các thuật ngữ ảo, thí nghiệm và thực hành. Theo đó, có thể hiểu: "TNTH ảo là TNTH được thực hiện bởi các thao tác lên các đối tượng ảo với mục đích hình thành kỹ năng, khảo sát, minh hoạ hay chứng minh một lý thuyết khoa học và được sử dụng để hỗ trợ đồng thời khắc phục một số hạn chế của TNTH thực" [6, Tr.29] 1.2.4.2. Đặc điểm TNTH ảo Trong TNTH ảo, một mô hình số được sử dụng để thay thế cho các đối tượng, hệ thống, quá trình thực. Do đó, so với TNTH thực, nó có những đặc điểm riêng đó là: 1 . Là sản phẩm của quá trình mô phỏng số. 2. Thường là các TNTH khó hoặc không thể hiện được bởi TNTH thực.Có thể làm TNTH mọi lúc, mọi nơi. 3. Có sự sai khác, lược bớt nhất định về giao diện cũng như mức độ phản ánh so với TNTH thực. Một số yếu tố có thể được xem xét trong các điều kiện lý tưởng. 4. Đối tượng thể hiện trong TNTH ảo rất đa dạng, phong phú. Khấu hao thiết bị, chi tiêu vật tư, nguyên vật liệu liên quan tới các bài TNTH ảo không tổn tại. 5. Tiến hành thao tác với các đối tượng, thay đổi tham số... của bài TNTH thông qua giao diện của máy tính hay các thiết bị phụ trợ. Số lượng các thao tác với TNTH ảo không hạn chế, khả năng thay đổi' tham số lớn. Thao tác với TNTH ảo dễ dàng, chính xác, không bị yếu tố tâm lý chi phối. 1 2.4.3. Phân loại TNTH ảo Có nhiều tiêu chí để phân loại TNTH ảo như mục đích sử dụng trên lớp, cách thức thao tác với TNTH... Trong luận văn này, tác giả phân loại TNTH ảo dựa trên tiêu chí về cách thức tương tác với TNTH và hình thức biểu diễn kết quả của TNTH. Theo đó TNTH ảo bao gồm một số mức độ sau: (l) TNTH ảo giống như thật Để TNTH giống như thật, việc xây dựng các bài TNTH ảo dựa trên công nghệ thực tại ảo { 1.2.2 } . Trong trường hợp này, người học không trực tiếp tác động tới mô hình số của bài TNTH thông qua giao diện máy tính (bàn phím, chuột...) mà thông qua hệ thống các thiết bị giao diện thực tại ảo bao 'gồm các thiết bị giao diện thị giác, thính giác và cảm giác. Khi đó, người học sẽ thao tác với bài TNTH giống như trong thực tế (có thể cầm, nắm, di chuyển, thay đổi tham số cho các đối tượng...) và đều nhận được cảm giác thực. Với việc sử dụng các thiết bị giao diện thực tại ảo, các kết quả của bài TNTH tác động trực tiếp tới các giác quan của người học theo cách giống như thật. Với hình thức TNTH này, có thể tạo ra được các bài TNTH cho các nội dung trong thực tế không thể tiến hành được. Đặc biệt, nó cho phép hình thành kỹ năng thao tác chân tay, một trong những điểm được cho là hạn chế của TNTH ảo. Tuy nhiên, đây là một công nghệ phức tạp, ngoài một mô hình số phức tạp, máy tính, các thiết bị ngoại vi còn cần thêm nhiều thiết bị đắt tiền như kính đội đầu, găng tay hữu tuyến... Do vậy, đề tài không nghiên cứu, xây dựng TNTH ảo dựa trên công nghệ này. (2) TNTH ảo cho kết quả thực TNTH ảo loại này dựa trên công nghệ mô phỏng số điều khiển hoạt động của các thiết bị thực thông qua các cam giao tiếp. Việc thao tác với mô hình số thể hiện bài TNTH được tiến hành thông qua giao diện của máy tính (bàn phím, chuột) tác động tới các đối tượng, chức năng của TNTH. Kết quả của TNTH được gìn tới cam giao tiếp và điều khiển các đối tượng thật (đồng hồ đo, máy hiện sóng, mạch hiển thị tín hiệu, âm thanh...) Các bài TNTH loại này được dùng để thể hiện khả năng thay thế chức năng của đối tượng, hệ thống thực bằng máy tính và chủ yếu dùng vào chức năng điều khiển hệ thống chấp hành. Cũng giống như trường hợp trên, xét thấy chưa có sự phù hợp khi vận dụng mức độ này, đề tài cũng không xây dựng và sử dụng TNTH ảo theo hướng này. (3) TNTH ảo cho kết quả phù hợp Đây là loại TNTH ảo được xây dựng với công nghệ đơn giản nhất, không đòi hỏi các trang thiết bị kèm theo, đó là mô phỏng điện toán. Các TNTH loại này thường sử dụng các hình ảnh gần giống thực hoặc các ký hiệu tượng trưng để thể hiện các đối tượng của hệ thống. Khi thực nghiệm trên mô hình, sẽ cho kết quả phù hợp với hệ thống thực. Thao tác với TNTH được tiến hành giống như đối với TNTH cho kết quả thực. Nội dung thể hiện cũng như kết quả của TNTH được hiển thị ngay trên màn hình của máy tính. Thao tác ,thí nghiệm, thực hành Mô hình số thể hiện bài TN-TH Giao diện máy tính Hiển thị kết quả trên màn hình máy tính Hình 1.4. Mô hình thể hiện TNTH ảo cho kết quả phù hợp Mức độ TNTH này được áp nhiều trong minh hoạ, chứng minh, thiết kế, sáng tạo... Nhờ nó, hàng loạt các vấn đề về khoa' học, kỹ thuật... được giải quyết một cách thuận lợi và kinh tế. Đây cũng chính là mô hình đề tài áp dụng để thiết kế và xây dựng các bài TNTH ảo cho một số nội dung thuộc chương trình dạy nghề Điện công nghiệp 1 2.4.4. Mỗi liên hệ giữa TNTH ảo với mô phỏng Trong TNTH ảo, yếu tố tương tác với mô hình đặc biệt được coi trọng. Đó là trình tự thao tác, hình thức thao tác, sự gia công về mặt sư phạm đối với TNTH nhằm đạt hiệu quả cao nhất khi thao tác trong môi trường ảo. Qua nghiên cứu cho thấy, giữa mô phỏng và TNTH ảo có những mối liên hệ nhất định, hình 1.10. Hình 1.5. Sơ đồ môi liên hệ giữa TN TH ảo với mô phỏng Theo sơ đồ trên, TNTH ảo chính là một trường hợp riêng của mô phỏng. Nói cách khác, TNTH ảo là sự cụ thể hoá giai đoạn thực nghiệm trên mô hình trong sơ đổ cấu trúc của mô phỏng (hình l.lo). Nội dung cụ thể cho TNTH ảo là mô hình của đối tượng nghiên cứu phải là mô hình số. Như vậy, TNTH ảo còn được hiểu là TNTH được tiến hành trên mô hình số của đối tượng nghiên cứu thực. 1 2.4.5. Yếu tố tương tác với mô hình trong TNTH ảo Tương tác là đặc tính không thể thiếu của một hệ thực tại ảo { l.2.2.2}. Do vậy, trong TNTH ảo yếu tố tương tác với môi trường cũng đặc biệt được coi trọng. Trong khuôn khổ của luận văn, tác giả chỉ nghiên cứu TNTH ảo ở cấp độ TNTH ảo cho kết quả phù hợp, ở cấp độ này, tính tương tác của TNTH ảo chính là tương tác với máy tính (tương tác người máy), cụ thể là tương tác với mô hình số của đối tượng cần được nghiên cứu. Tương tác người máy được xem như sự đối thoại giữa người dùng và máy tính. Việc lựa chọn kiểu giao tiếp sẽ ảnh hưởng sâu sắc đến bản chất của quá trình đối thoại. Có nhiều kiểu tương tác được sử dụng trong giao tiếp như: 1 Giao tiếp dòng lệnh. 2. Giao tiếp bảng chọn (Menu). 3. Giao tiếp bằng ngôn ngữ tự nhiên. 4. Giao tiếp bằng hỏi đáp và truy vấn. 5. Giao tiếp điền theo mẫu. 6. Giao tiếp dạng WIMP. Hiện nay, giao tiếp dạng WIMP được sử dụng phổ biến trong tương tác người- máy. Với hệ thống cửa sổ (các vùng màn hình), các biểu tượng, các bảng chọn và con trỏ là bộ công cụ để người dùng tương tác (lựa chọn, di chuyển, điều chỉnh các kích thước, thay đổi tham số, kẻo thả. . . .) với các đối tượng như văn bản, đồ họa. . . Sự phát triển của công nghệ phấn cứng và phấn mềm đã cho phép con người có khả năng tương tác linh động hơn rất nhiều, ví dụ như là chúng ta không cần phải sử dụng các thiết bị trỏ phức tạp mà sử dụng ngay các thao tác bằng tay. Chúng ta chỉ việc chiếu giao diện nên một màn hình lớn sau đó dùng tay thao tác ngay trên màn hình chiếu như là chúng ta đang sử dụng chuột để điều khiển các chức năng của máy. Như vậy máy tính không những tương tác với chúng ta qua màn hình và các thiết bị trỏ mà còn tương tác với người dùng trong một không gian thực. Với hình thức tương tác này rất hiệu quả trong quá trình giảng dạy và trình diễn một nội dung nào đó. 1.2.4.6. Vai trò của TNTH trong đào tạo nghề a. Vai trò của TNTH thực Thí nghiệm có vai trò rất quan trọng trong việc phát triển nhận thức của con người về thế giới. Thí nghiệm là một phần của hiện thực khách quan được thực hiện hoặc tái tạo lại trong những điều kiện đặc biệt, trong đó con người có thể chủ động điều khiển các yếu tố tác động vào quá trình xảy ra để phục vụ cho các mục đích nhất định. Thí nghiệm giúp con người gạt bỏ những cái phụ, không bản chất để tìm ra cái bản chất của sự vật, hiện tượng. Thí nghiệm giúp con người phát hiện ra những quy luật còn ẩn náu trong tự nhiên. Mặt khác nó còn giúp con người kiểm chứng, làm sáng tỏ những giả thuyết khoa học. Đúng như ăn ghen đã nói: "Trong nghiên cứu khoa học tự nhiên cũng như lịch sử, phải xuất phát từ những sự thật đã có, từ những hình thái hiện thực khác nhau của vật chất; cho nên trong khoa học lý luận về tự nhiên, chúng ta không thể cấu tạo ra mối liên hệ để ghép chúng vào sự thật mà phải từ những sự thật đó, phát hiện ra mối liên hệ ấy, rồi phải hết sức chứng minh những mối liên hệ ấy bằng thực nghiệm". b.Vai trò của thí nghiệm thực: Việc đổi mới nền GD- ĐT nước ta đã và đang được triển khai trên toàn quốc, nói đến đổi mới GD- ĐT không thể không nói đến vai trò của thí nghiệm trực quan và thực hành. Qua nghiên cứu, tìm hiểu cho thấy với môn vật lý thí nghiệm được đánh giá là một trong những yếu tố không thể thiếu trong quá trình dạy và học. Thí nghiệm vật lý được thực hiện thông qua nhiều hình thức từ biểu diễn của giáo viên đến tiến hành đồng loạt của học sinh theo mức độ tăng dần yêu cấu tự lực khám phá của các em. Thí nghiệm cũng được tiến hành với những mục đích khác nhau trong các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học như dùng để nêu vấn đề, nghiên cứu nội dung kiến thức mới, minh hoạ hay tổng kết bài. Hơn nữa, thí nghiệm chính là một yếu tố quan trọng của phương pháp thực nghiệm, một phương pháp không thể thiếu trong nghiên cứu vật lý. Thí nghiệm luôn mang đến cho học sinh sự say mê và niềm tin khoa học, tiếp thu nội dung bài giảng một cách tự giác, tích cực, phát triển tính tự lực, năng lực quan sát và tư duy. Khác với vật lý, kỹ thuật là một khoa học ứng dụng, dựa trên kết quả nghiên cứu của các ngành khoa học khác (bao gồm toán học, hoá học đặc biệt là vật lý học. . .) tạo ra những ứng dụng cụ thể phục vụ đời sống xã hội. Do vậy các thí nghiệm công nghệ trong các giờ học thực hành nghề thực sự có ý nghĩa đối với sự hình thành và phát triển kỹ năng của học sinh. Cụ thể đối với nghề Điện oto , nội dung dạy nghề Điện oto đề cập tới các khái niệm, các đối tượng, các nguyên lý và các quá trình kỹ thuật. . . do vậy nó vừa mang tính cụ thể vừa mang tính trừu tượng. Điều này đòi hỏi trong dạy và học nghề Điện oto phải có các PTDH giúp người học trực tiếp quan sát đối tượng nghiên cứu, trực quan được những yếu tố kỹ thuật không thể quan sát được trong thực tế. Trên cơ sở đó sẽ góp phần nâng cao chất lượng đào tạo nhân lực nghề Điện oto. Với sự khác biệt như vậy, mục đích thí nghiệm trong đào tạo nghề không phải là khám phá tri thức theo phương pháp thực nghiệm của các nhà khoa học, mà chỉ đóng vai trò hỗ trợ quá trình nhận thức. Do đó, thí nghiệm trong đào tạo nghề phần lớn là thí nghiệm biểu diễn của giáo viên với các mục đích như đặt vấn đề bài học, minh hoạ nội dung kiến thức hay củng cố bài học làm sáng tỏ lý thuyết. . . . Cụ thể hơn, thí nghiệm trong đào tạo nghề có những vai trò sau: + Gây hứng thú, tích cực hoá hoạt động nhận thức của người học. Do đặc điểm nội dung dạy học kỹ thuật nói chung, dạy nghề nói riêng có tính ứng dụng thực tiễn rất cao cho nên trong quá trình dạy học, nếu nội dung bài học đảm bảo được mối liên hệ giữa lý thuyết và thực tiễn, giúp cho người học trực tiếp quan sát đối tượng kỹ thuật... sẽ gây hứng thú cho người học. + Cung cấp cho người học phương tiện giúp trực quan hóa các đối tượng, hệ thống, quá trình kỹ thuật làm cơ sở cho suy luận, phát triển tư duy và năng lực kỹ thuật. Chỉ có minh hoạ bằng thí nghiệm trực quan thì mới làm cho người học hiểu kiến thức sâu sắc và nhớ lâu. + Hỗ trợ hoạt động thực hành kỹ thuật của người học thông qua việc bước đầu cho người học làm quen với các dụng cụ, thiết bị đo lường, điều + Minh hoạ cho người học sự phù hợp, tính chính xác của các kết quả nhận được khi khảo sát các đối tượng, quá trình kỹ thuật. . . + Thông qua biểu diễn thí nghiệm kỹ thuật của giáo viên, người học có thể bắt chước được tác phong khoa học, cẩn thận khi thao tác với các đối tượng, hệ thống kỹ thuật. + Thí nghiệm có thể được sử dụng trong việc củng cố và kiểm tra kiến thức của người học. Hiện nay, ứng dụng của CNTT trong lĩnh vực GD- ĐT đã ._..45 Xi Fi (Xi - ) (Xi - )2 (Xi - )2Fi 4 1 -2.45 6.0025 6.0025 5 3 -1.45 2.1025 6.3075 6 14 -0.45 0.2025 2.835 7 8 0.55 0.3025 2.42 8 4 1.55 2.4025 9.61 9 1 2.55 6.5025 6.5025 31 33.6775 Bảng 3.4 Phương sai, độ lệch chuẩn,hệ số biến thiên cho lớp đối chứng Phương sai: DC = 2Fi = 33.6775 = 1.1226 Độ lệch chuẩn = DC == 1.06 Hệ số biến thiên (%) = 100(%) = = 0.164 *Lớp thực nghiệm = = = 7.45 Xi Fi (Xi - ) (Xi - )2 (Xi - )2Fi 4 0 -3.45 11.9025 0 5 1 -2.45 6.0025 6.0025 6 2 -1.45 2.1025 4.205 7 15 -0.45 0.2025 3.0375 8 9 0.55 0.3025 2.7225 9 3 1.55 2.4025 7.2075 10 1 2.55 6.5025 6.5025 29.6775 Bảng 3.5 Phương sai, độ lệch chuẩn,hệ số biến thiên cho lớp thực nghiệm Phương sai: TN= 2Fi = 29.6775 = 0.99 Độ lệch chuẩn: = TN = = 0.995 Hệ sốbiến thiên : (%) = 100(%) = = 0.134 Lớp N ĐC 31 6.45 1.1226 1.06 0.164 TN 31 7.45 0.99 0.995 0.134 Bảng 3.6 So sánh các thông số thống kê Kiểm tra sự sai khác giữa và - Dùng quy tắc Studen Hệ số Student t = Vậy t = = 3.83 Chọn mức ý nghĩa .Tra bảng studen [20,Tr233] với bậc tự do k= NTN+ NDC -2 = 60 ta được tbảng= 2 So sánh t với tbảng ta thấy sự khác nhau giữa và là có ý nghĩa thực chất chứ không phải là ngẫu nhiên - Dùng quy tắc Fisher Tính hệ số F: F= = = 0.88 Hệ số F<1 chứng tỏ điểm số các lớp thực nghiệm và đối chứng phân bổ ổn định xung quanh giá trị . Chọn mức có ý nghĩa và tra bảng [20,Tr235] ta được Fbảng= 2.38 Vậy Fbảng>F nghĩa là sự sai khác giữa TN và DC là chấp nhận được Từ các số liệu tính toán, ta xây dựng được đường tần suất (fi) và đường tần suất hội tụ tiến( Fa) của các lớp đối chứng và thực nghiệm như hình vẽ: Hình 3.1 Đường tần suất của các lớp đối chứng và thực nghiệm bài Hình 3.2 Đường tần suất hội tụ tiến của các lớp thực nghiệm và đối chứng bài 1 NHẬN XÉT CHUNG Căn cứ vào kết quả thực nghiệm và trao đổi trực tiếp với các giáo viên dự giờ ở cả hai lớp TN và ĐC chúng tôi rút được một số nhận xét sau đây: * Tính tích cực nhận thức của sinh viên khối lớp thực nghiệm được khơi dậy và thể hiện rõ rệt. Giờ học sinh động, thoải mái cuốn hút được sự chú ý và tạo ra được sự tranh luận xây dựng bài nhờ sự mô phỏng của bài dạy. * Chất lượng nắm vững, vận dụng kiến thức và năng lực hoạt động trí tuệ của sinh viên lớp thực nghiệm cao hơn so với lớp đối chứng , điều đó được thể hiện qua điểm trung bình của lớp thực nghiệm trong cả hai bài đều cao hơn lớp đối chứng. * Khả năng lập luận, diễn đạt vấn đề bằng ngôn ngữ mô phỏng và hiểu biết của lớp thực nghiệm cao hơn so với lớp đối chứng . * Các giáo viên trực tiếp tham gia dự giờ ở cả hai lớp đều cho răng , TNTH ảo đem lại hiệu quả cao và thực hiện rõ ràng các mô phỏng giống thực và có khả năng phát triển tốt tại trường Cao đẳng nghề KTCN Việt Nam - Hàn Quốc 3.4. PHƯƠNG PHÁP CHUYÊN GIA Để đánh giá tính hiệu quả của các phương pháp đã lựa chọn cho học phần đang xét , ngoài việc tiến hành thực nghiệm sư phạm như trên , tác giả còn sử dụng một phương pháp nghiên cứu khác đó là phương pháp chuyên gia. 3.4.1. Nội dung và cách thức thực hiện. Phương pháp chuyên gia được thực hiện thông qua tổ chức phỏng vấn và phiếu xin ý kiến( Phụ lục) . Các chuyên gia chúng tôi xin ý kiến. TT HỌ VÀ TÊN CHỨC VỤ Đ.VỊ CÔNG TÁC THÂM NIÊN 1 Hồ Văn Đàm P. Hiệu trưởng Trường CĐ nghề Việt Nam-Hàn Quốc 11năm 2 Lê Toàn Thắng Trưởng khoa Khoa công nghệ ôtô trường CĐ nghề Việt Nam-Hàn Quốc 8 năm 3 Hoàng Điệu Trưởng khoa Khoa điện công nghiệp trường CĐ nghề Việt Nam-Hàn Quốc 11 năm 4 Lê Hồng Minh Giáo viên Khoa công nghệ ôtô trường CĐ nghề Việt Nam-Hàn Quốc 5 năm 5 Nguyễn Văn Vỹ Giáo viên Khoa công nghệ ôtô trường CĐ nghề Việt Nam-Hàn Quốc 6 năm 3.4.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm 3.4.2.1. Đánh giá định tính Theo nội dung của phiếu điều tra ( phụ lục) và các ý kiến trao đổi trực tiếp với các chuyên gia , các ý kiến đánh giá có một số điểm chung sau: - Việc sử dụng TNTH ảo mang lại hiệu quả nhiều mặt cho việc dạy học, góp phần tăng cường hứng thú cho sinh viên trong việc dạy học môn Trang bị điện ôtô - Các bài soạn minh họa thể hiện việc sử dụng TNTH ảo đã được xây dựng đảm bảo các yêu cầu khoa học , sư phạm, thân thiện và đinh hướng gợi mở cho hoạt động dạy và học. - Sinh viên chiếm lĩnh được kiến thức , tạo điều kiện cho việc học tập tư duy sáng tạo, đặc biệt ở nội dung mang tính trừu tượng và đòi hỏi tư duy kỹ thuật . 3.4.2.2. Đánh giá định lượng Căn cứ vào kết quả thống kê của phiếu xin ý kiến chuyên gia ( phụ lục) ta có: TT NỘI DUNG MỨC ĐỘ 1 Sử dụng TNTH ảo để nâng cao chất lượng dạy học Rất cần thiết Cần thiết Chưa cần thiết 7,5 75% 2.5 25% 0 0% 2 Các bài dạy có sử dụng TNTH ảo gây được hứng thú học tập của sinh viên , tạo điều kiện cho các em yêu thích môn học Rất tốt Tốt Bình thường 7 70% 2 20% 1 10% 3 Các TNTH ảo đã được xây dựng có đảm bảo các yêu cầu : Sư phạm,khoa học,ứng dụng, thực tiễn Hoàn toàn Một phần Không 7.5 75% 1.5 15% 1 10% 4 Tính khả thi và sử dụng TNTH ảo trong dạy học môn điện ôtô Rất khả thi Khả thi Không khả thi 5 50% 4 40% 1 10% 5 Cách dạy có sử dụng TNTH ảo khắc phục được phần lớn các hạn chế của dạy học truyền thống Rất đúng Đúng Một phần 7 70% 2 20% 1 10% 6 Khả năng phát triển tư duy của người học Rất tốt Tốt Bình thường 8 80% 2 20% 0 0% GIÁO ÁN BÀI DẠY THỰC NGHIỆM ( giáo án tích hợp) TÊN BÀI : Mạch điện đánh lửa điện tử trên ôtô ( Vị trí: Bài số 5 , môđun 24 Trang bị điện ôtô) MỤC TIÊU CỦA BÀI: Sau khi học xong bài này người học có khả năng: Về kiến thức - Mô tả được cấu tạo và nguyên lý của mạch điện , phân tích được nguyên lý hoạt động và phạm vi ứng dụng của mạch. Về kỹ năng - Thiết kế được các loại mạch điện trên ôtô theo sơ đồ nguyên lý trên phần mềm ứng dụng Về thái độ - Ham thích tìm hiểu bản chất của mạch và những ứng dụng của chúng trong thực tế. - Có ý thức học tập và tuân thủ quy trình thực hành, an toàn ĐỒ DÙNG VÀ TRANG THIẾT BỊ DẠY HỌC: Giáo viên - Nghiên cứu tài liệu hướng dẫn sử dụng - Nghiên cứu một số tài liệu liên quan, sơ đồ nguyên lý các mạch điện, phần mềm mô phỏng - Máy tính, máy projector - Bảng điện có các thiết bị của hệ thống gắn sẵn Người học: -Chuẩn bị vở ghi, phiếu bài tập - Nghiên cứu sơ đồ mạch điện đã được photo phát tay. - Trả lời bài trắc nghiệm của giáo viên sau buổi học(phụ lục) HÌNH THỨC TỔ CHỨC DẠY HỌC: I. ỔN ĐỊNH LỚP HỌC: Kiểm tra sĩ số và môi trường học tập Thời gian: 2ph II. THỰC HIỆN BÀI HỌC: TT NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC THỜI GIAN HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH 1 Dẫn nhập Chúng ta đã nghiên cứu các loại mạch điện đánh lửa trên ôtô nhưng đó chỉ mới là các mạch điện đơn giản. Ngày nay trên ôtô hiện đại thì không còn các loại mạch đánh lửa đó mà chỉ sử dụng hầu hết các mạch điện tử. Hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu và thực hiện mạch đánh lửa điện tử. (Gợi mở, trao đổi phương pháp học, tạo tâm thế tích cực của người học ....) Thuyết trình, giải thích nhược điểm của các loại mạch điện đánh lửa đã học và nêu ưu điểm của mạch đánh lửa điện tử.Giới thiệu sơ đồ mạch đã được phát tay cho sinh viên Lắng nghe, nếu thắc mắc có thể đưa ra câu hỏi 10phút 2 Giới thiệu chủ đề (Giới thiệu nội dung chủ đề cần giải quyết: yêu cầu kỹ thuật, tiêu chuẩn kiến thức kỹ năng) - Mạch điện có sử dụng phần mềm mô phỏng mạch - Yêu cầu mạch hoạt động được - Mô phỏng về sự thay đổi tốc độ của xe( Trên mạch thay đổi điện áp hoặc tần số xung điện áp tín hiệu) Mô phỏng nguyên lý, đồng thời chỉ rõ sự thay đổi của các thông số trong quá trình làm việc. Giải thích sự thay đổi các xung điện áp tạo ra ở cuộn thứ cấp của biến áp đánh lửa Chú ý các thao động tác của thầy khi thay đổi thông số và thấy được sự thay đổi đảm bảo yêu cầu KT 50phút 3 Giải quyết vấn đề (Hướng dẫn học sinh rèn luyện để hình thành phát triển năng lực trong sự phối hợp của thầy) Sau khi phân tích các bước thực hiện cả lý thuyết và thực hành phân nhóm để học sinh thực hiện thao tác trên máy tính Mỗi nhóm học sinh tự thiết kế mạch điện theo các hãng xe khác nhau, kết quả thể hiện như yêu cầu 168phút 4 Kết thúc vấn đề - Củng cố kiến thức - Củng cố kỹ năng rèn luyện (Nhận xét kết quả rèn luyện, lưu ý các sai sót và cách khắc phục, kế hoạch hoạt động tiếp theo) - Xem tình hình thể hiện ở các nhóm đánh giá và nhận xét cho kết quả cho từng nhóm - Các nhóm lưu ý khi thiết kế các mạch điện liên quan đến điện tử. - Bài học tiếp theo Lắp mạch điện trên mô hình thật. 15 phút 5 Hướng dẫn tự học 5phút KẾT LUẬN CHƯƠNG III Căn cứ vào các kết quả đã thu được của thực nghiệm về định tính và định lượng, qua thống kê toán học, qua ý kiến nhận định của các chuyên gia, qua sử dụng phương pháp quan sát, điều tra thăm dò ý kiến của giáo viên và học sinh, ta thấy Việc xây dựng TNTH ảo trong dạy học môn điện ôtô tạo ra các điều kiện thuận lợi tỷong việc tích cực hóa hoạt động học tập của sinh viên. Sự kết hợp các phương pháp mới với TNTH ảo đã tạo ra được môi trường học tập hứng thú, tạo dựng được động cơ loi cuốn người học, giúp sinh viên chủ động sáng tạo, chiếm lĩnh kiến thức phát triển khả năng tư duy kỹ thuật. Ý tưởng xây dựng TNTH ảo rất hay, qua công việc này giúp người giáo viên thực hiện có hiệu quả trong công tác giảng dạy, giúp sinh viên tiếp cận tri thức một cách hiệu quả trong những bài học cụ thể. Đặc biệt trong các bài học đòi hỏi mang tính tưởng tượng. Đề tài góp phần thúc đẩy phong trào tự xây dựng TNTH ảo cho môn học Điện ôtô và các môn học khác. Cuối cùng kết quả thu được từ thực nghiệm đã khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học của đè tài. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua quá trình triển khai thực hiện đề tài "Thí nghiệm thực hành ảo- ứng dụng trong dạy nghề Điện ôtô", luận văn đã giải quyết được những nhiệm vụ cơ bản sau: 1 . Nghiên cứu cơ sở lý luận, thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề, cụ thể: Phân tích rõ các khái niệm về TNTH, thuật ngữ ảo; TNTH ảo trên cơ sở đó đề xuất mối liên hệ giữa TNTH ảo với mô phỏng; làm rõ vai trò, các lợi thế, khả năng ứng dụng của TNTH ảo trong dạy nghề; phân tích thực trạng và lý giải tại sao trong đào tạo nghề cần xây dựng và sử dụng TNTH ảo. 2. Đề xuất qui trình xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề; Phân tích một số bài TNTH ảo và xây dựng một bài giảng sử dụng thí nghiệm ảo đó hỗ trợ đào tạo nghề Điện ôtô. Cụ thể, tác giả đã đưa vào sử dụng một số bài TNTH ảo: Thí nghiệm khảo sát mạch điện đánh lửa điện tử trên ôtô và mạch báo nhiên liệu. Trong tương lai, đề tài sẽ được hoàn thiện theo hướng tiếp tục nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTH ảo cho một số nội dung còn lại trong Chương trình dạy nghề Điện ôtô. Qua quá trình thực hiện luận văn, tác giả xin đề xuất một số ý kiến sau: Muốn thực thi định hướng ứng dụng CNTT trong đào tạo nghề đạt kết quả cao, cần có những đầu tư, chỉ đạo mang tính đồng bộ, cụ thể là: Trang bị máy tính, phòng thực hành tin học, phòng học đa phương tiện cho các CSDN. Điều này không những giúp thực thi phương án sử dụng TNTH ảo trong đào tạo mà còn rất hữu ích cho việc triển khai các ứng dụng khác của CNTT trong dạy nghề (các bài giảng điện tử, sách điện tử, khai thác thông tin trên Intemet. . . ) Khuyến khích đầu tư bồi dưỡng ứng dụng CNTT cho các giáo viên dạy nghề, đồng thời biên soạn các tài liệu hướng dẫn cụ thể cho giáo viên dạy nghề. Hiện nay, các nghiên cứu về ứng dụng CNTT trong đào tạo nghề- một vấn đề thời đại nhưng vẫn mang tính đơn lẻ, thiếu đồng bộ do đó hiệu quả thực té chưa cao. Nhà nước cần có những dự án đầu tư trọng điểm, nghiên cứu và triển khai một cách đồng bộ ứng dụng CNTT trong đào tạo nghề. 3. Với xu hướng phát triển công nghệ thực tại ảo trong GD- ĐT, hiện nay trên rất nhiều các trang web có chứa các bài TNTH ảo (miễn phí hoặc thương mại) mà khi truy cập vào đó chúng ta có thể tiến hành thao tác với bài TNTH hoặc có thể tải xuống máy tính cá nhân để phục vụ cho mục đích nghiên cứu, giảng dạy và học tập. TÀI LIỆU THAM KHẢO Ban chấp hành TW khóa X(2006), Văn kiện đại hộ đại biểu toàn quốc lần thứ X, NXB Chính trị Quốc gia, Hà Nội. Bộ môn Vật lý, Tin học, Trung tâm tính toán hiệu quả nâng cao, Nhóm tin học ITIMS(2001), Ứng dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy, Hà Nội. Nguyễn Văn Bính, Trần Sinh Thành, Nguyễn Văn Khôi(2003), Phương pháp dạy học kỹ thuật công nghiệp, NXB Giáo dục. Nguyễn Công Chính, Phạm Quang Huy( Tài liệu dịch)(1997), Thực tại ảo bước sang thế giới bên kia, NXB Thống kê. GS.TS Nguyễn Công Hiền,TS. Nguyễn Phạm Thục Anh (2006). Mô hình hóa hệ thống và mô phỏng, NXB KHKT TS. Lê Huy Hoàng (2004), Thí nghiệm- thực hành ảo - ứng dụng trong dạy học kỹ thuật công nghiệp lớp 12 THPT, Luận án tiến sĩ Giáo dục, Hà Nội. Nguyễn Thế Hùng (2002), Multimedia và ứng dụng, NXB Thống kê. Kỷ yếu hội thảo khoa học toàn quốc các trường ĐHSP và CĐSP (2003), Ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học và nghiên cứu hóa học, ĐHSP HN. GS.TS. Nhà giáo nhân dân Nguyễn Xuân Lạc (2007), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học- công nghệ, Bài giảng cho lớp Cao học chuyên nghành Sư phạm kỹ thuật. GS.TS. Nhà giáo nhân dân Nguyễn Xuân Lạc (2007) , Giới thiệu công nghệ dạy học hiện đại, Bài giảng cho lớp Cao học chuyên nghành Sư phạm kỹ thuật. Lê Thanh Nhu (2002), Vận dụng phương pháp mô phỏng vào dạy học kỹ thuật công nghiệp, Luận án Tiến sỹ Tâm lý học Giáo dục. Phạm Xuân Quế (2007), Ứng dụng công nghệ thông tin trong tổ chức hoạt động nhận thức vật lý tích cực, tự chủ và sáng tạo, NXB ĐHSP. Vũ Trọng Rỹ (2005), Các yêu cầu cơ bản đối với thí nghiệm ảo – Sản phẩm Multimedia , Tạp chí Giáo dục,(107) Tr.20-22 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (1999), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, NXB ĐHQG HN. Nguyễn Thị Minh Nguyệt (2008), Thí nghiệm thực hành ảo ứng dụng trong dạy nghề điện công nghiệp, Luận Văn Thạc sỹ khoa học SPKT Triết học Mác –Lê Nin ,Tập 1 NXBGD 1995 Website 17. 18. 19. 20. PHỤ LỤC Phụ lục 1: Chương trình đào tạo Nguồn: Trường CĐN KTCN Việt Nam - Hàn Quốc - Nghệ An Mã Tên môn học, mô đun Số giờ LT TH Bố trí trong học kỳ MH, MĐ I II III IV V VI I Các môn học chung 450 450 0 195 90 90 0 75 0 MH 01 Chính trị 90 90 90 MH 02 Pháp luật 30 30 30 MH 03 Giáo dục thể chất 60 60 60 MH 04 Giáo dục quốc phũng 75 75 75 MH 05 Tin học 75 75 75 MH 06 Ngoại ngữ 120 120 60 60 II Các môn học, mô đun đào tạo nghề bắt buộc 2655 915 1740 265 495 545 630 475 245 II.1 Các mụn học, modul kỹ thuật cơ sở 555 435 120 265 260 0 0 0 30 MH 07 Điện kỹ thuật 45 45 45 MH 08 Điện tử cơ bản 45 45 45 MH 09 Cơ kỹ thuật 60 60 60 MH 10 Vật liệu cơ khí 30 30 30 MH 11 Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật 30 30 30 Mã MH, MĐ Tên môn học, mô đun Số giờ LT TH Bố trí trong học kỳ I II III IV V VI MH 12 Vẽ kỹ thuật 60 60 60 MH 13 An toàn lao động 15 15 15 MĐ14 Thực hành nguội cơ bản 80 80 80 MĐ15 Thực hành hàn cơ bản 40 40 40 MH 16 Công nghệ khí nén - thuỷ lực ứng dụng 30 30 30 MH 17 Nhiệt kỹ thuật 45 45 45 MH 18 Vẽ AutoCAD 45 45 45 MH 19 Tổ chức quản lý sản suất 30 30 30 II.2 Các mụn học, modul chuyên môn nghề 2100 480 1620 0 235 545 630 475 215 MĐ 20 Kỹ thuật chung về ô tô 70 30 40 70 MH 21 Động cơ ô tô 105 105 105 MH 22 Thực hành sửa chữa động cơ ô tô 440 440 320 120 MĐ 23 Sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 190 30 160 190 MH 24 Trang bị điện ô tô 60 60 60 MH 25 Thực hành sửa chữa trang bị điện ô tô 240 240 120 120 MH 26 Khung gầm bệ ô tô 105 105 105 MH 27 Thực hành sửa chữa khung gầm bệ ô tô 400 400 200 200 MĐ 28 Chẩn đoán ôtô 105 45 60 105 MĐ 29 Sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống phun xăng điện tử 165 45 120 165 MĐ 30 Sửa chữa, bảo dưỡng bơm cao áp điều khiển bằng điện tử 110 30 80 110 MĐ 31 Công nghệ phục hồi chi tiết trong sửa chữa ô tô 110 30 80 110 III Các môn học, modul tự chọn 645 255 390 135 40 0 0 110 360 MĐ 32 Thực hành mạch điện tử cơ bản 40 40 40 MĐ 33 Thực hành ứng dụng tại doanh nghiệp 80 80 80 MĐ 34 Toán cao cấp 75 75 75 MĐ 35 Kiểm tra và sửa chữa PAN ô tô 70 30 40 70 MĐ 36 Kỹ thuật kiểm định ô tô 110 30 80 110 MĐ 37 Vật lý đại cương 60 60 60 MĐ 38 Sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống phanh ABS 110 30 80 110 Mã MH, MĐ Tên môn học, mô đun Số giờ LT TH Bố trí trong học kỳ I II III IV V VI MĐ 39 Sửa chữa, bảo dưỡng hộp số tự động ô tô 100 30 70 100 IV Tổng I +II + III 3750 1620 2130 595 625 635 630 660 605 1 Lý thuyết 1620 555 465 195 30 105 165 2 Thực hành 2130 40 160 440 600 555 410 3 Ôn kt, thi (số ngày) 4 Số tiết/tuần Phụ lục 2: Phiếu điều tra thực trạng sử dụng TNTH ảo trong môn học điện ôtô Tại các trường cao đẳng,trung cấp nghề ( Dành cho giáo viên dạy môn điện ôtô) Để nâng cao chất lượng dạy học môn điện ôtô tại các trường cao đẳng, trung cấp nghề Thầy cô xin cho biết ý kiến riêng của mình. 1. Thầy cô sử dụng TNTH ảo trong dạy học môn điện ôtô ở mức độ nào sau đây? Thường xuyên Thỉnh thoảng Không bao giờ 2. Thầy cô sử dụng TNTH ảo trong các loại bài học nào? Bài học lý thuyết Bài học thực hành Cả lý thuyết và thực hành 3. Khi xây dựng bài giảng có sử dụng TNTH ảo thầy cô gặp phải khó khăn gì? ----------------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------------- 4. Trong nội dung môn học thầy cô có sử dụng TNTH ảo không? Có Không 5. Các thầy cô cho nhận xét về việc sử dụng TNTH ảo trong môn học điện ôtô Học sinh hứng thú hơn so với giờ học khác Bình thường Không hứng thú 6. Không khí của học sinh trong giờ học có sử dụng TNTH ảo . Sôi nổi hơn Bình thường Trầm 8. Các thầy cô có đề xuất biện pháp gì với lãnh đạo trường để góp phần nâng cao hiệu quả của việc sử dụng TNTH ảo trong dạy học. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Phụ lục 3: Phiếu xin ý kiến chuyên gia Họ và tên giáo viên:------------------------------------------------ Trình độ chuyên môn:--------------------------------------------- Thâm niên công tác:----------------------------------------------- Chức vụ:------------------------------------------------------------- Để đánh giá việc sử dụng TNTH ảo có tính khả thi phù hợp với thực tế hay không xin quý thầy( cô) vui lòng cho biết ý kiến của mình về các vấn đề sau:( Đánh dấu"x" vào chỗ trống ) 1. Việc xây dựng TNTH ảo trong quá trình dạy môn điện ôtô là: Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết Vì: Kích thích được tính tích cự nhận thức của sinh viên Nâng cao hiệu quả bài học Hiệu quả dạy học không cao Mất nhiều thời gian chuẩn bị tiết dạy,bài dạy Không có yêu cầu quy định rõ ràng 2. TNTH ảo có phù hợp với nội dung môn học thực hành điện ôtô hay không? Có Không 3. TNTH ảo đã xây dựng có kích thích sự hứng thú học tập của sinh viên , tạo điều kiện cho các em thích môn học như thế nào? Rất tốt Tốt Bình thường 4. TNTH ảo đã được xây dựng có đảm bảo yêu cầu về kinh tế, sư phạm,thẩm mý,khoa học . Hoàn toàn Một phần Không 5. Tính khả thi của việc xây dựng vàg sử dụng TNTH ảo cho môn học điện ôtô là: Rất khả thi Khả thi Không khả thi 6. TNTH ảo đã xây dựng đã khắc phục được một số hạn chế của viịec dạy học truyền thống Rất đúng Đúng Một phần Phụ lục 4: Phiếu điều tra thực trạng tự xây dựng TNTH ảo trong môn điện ôtô Để việc xây dựng TNTH ảo theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của sinh viên trong giờ học trên lớp có cơ sở và góp phần vận dụng hiệu kquả , chất lượng . Xin thầy(cô)vui lòng cho biêts một số ý kiến sau: Trong quá trình dạy học các thầy,cô có tự xây dựng TNTH ảo . Thường xuyên Thỉnh thoảng Không bao giờ Theo thầy,cô dựa vào yêu cầu nào để tiến hành xây dựng TNTH ảo Đặc điểm , khả năng nhận thức của học sinh Đặc điểm nội dung kiến thức, mục đích bài dạy Do ý muốn sở thích của giáo viên Theo ý kiến thầy, cô việc xây dựng TNTH ảo rong quá trình dạy học là: Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết Các điều kiện khách quan khác Sự ủng hộ của lãnh đạo nhà trường Chưa có tài liệu cụ thể hướng dẫn các phần mềm thiết kế Không có đủ thoiừ gian để tiến hành Ý kiến riêng của thầy cô về vấn đề tự xây xựng TNTH ảo trong môn học điện ôtô Rất tốt Tốt Bình thường Ý kiến riêng của thầy cô ------------------------------------------------------------------------------------------------------ -------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Phụ lục 5: Phiếu điều tra sau buổi học (Dùng cho học sinh , sinh viên các trường cao đẳng, trung cấp nghề) Họ và tên:……………………………………Nam. Nữ……….. Trường:……………………………………………Lớp………. Thành phố(Tỉnh): ……………………………………………… Bài học:…………………………………………………………. Ngày…………Tháng………Năm………….. Để giúp việc tìm hiểu sự hứng thú học tập của người học đối với bài học, anh chị hãy đọc và suy nghĩ xem những ý kiến dưới đây , ý nào phù hợp với quan điểm của mình và đánh dấu(x) vào ô trống Sau khi học xong bài hôm nay anh chị cảm thấy Rất thích Không thích Bình thường Thích Nguyên nhân nào trong các lý do trước đây Không thích môn học này Thích học môn này Bài học không mang lại lợi ích thiết thực Được ý kiến tham gia trong giờ học Giáo viên dạy hay, có sự lôi cuốn Không khí lớp học sôi nổi Không khí lớp học buồn tẻ Bản thân hiểu biết được nhiều trong giờ học Ý kiến riên của anh chị: ------------------------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Để giúp cho giờ học sôi nổi , hứng thú, có kết quả cao anh chị có những đề nghị gì: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp của anh chị Phụ lục 6: Bài trắc nghiệm của bài dạy thực nghiệm Bài: Mạch điện đánh lửa điện tử trên ôtô Lớp: CĐ2ÔB và CĐ2ÔA Thời gian làm bài: 10 phút Hãy chọn câu trả lời đúng cho các câu hỏi sau( đánh dấu “x” vào câu bạn cho là đúng) Tụ điện dùng trong hệ thống đánh lửa điện tử để a. Bảo vệ tranzito b. Tăng dòng điện sơ cấp c. Giảm dòng điện sơ cấp d. Tăng điện áp thứ cấp Thay đổi điện áp tín hiệu mở Tranzito là a. Tốc độ quay trục khuỷu b. Lượng hỗn hợp nhiên liệu vào xi lanh c. Dòng điện thứ cấp d. Dòng điện sơ cấp Trong hệ thống đánh lửa điện tử, việc điều khiển sự xuất hiện tia lửa điện được thực hiện nhờ: a. Tụ điện b. Tranzito c. Đi ốt d. Cả 3 trường hợp trên Ở hệ thống đánh lửa điện tử mạch sơ cấp có dòng điện khi a. Tranzito mở b. Tranzito đóng c. Cả hai đều đúng d. Cả hai đều sai Ở hệ thống đánh lửa điện tử điện áp thứu cấp phụ thuộc a. Tốc độ mở Tranzito b. Sức điện động trong cuộn sơ cấp nhỏ c. Cả hai đều đúng d. Cả hai đều sai Biến áp đánh lửa cần được nối mát tốt vì a. Một đầu cuộn sơ cấp nối vỏ b. Một đầu cuộn sơ cấp nối mát c. Cả hai đều đúng d. Cả hai đều sai Ưu điểm của hệ thống đánh lửa điện tử so với hệ thống đánh lửa bán dãn có tiếp điểm là: a. Tăng tuổi thọ b. Điện áp thứ cấp cao hơn c. Dòng thứ cấp ít phụ thuộc vào tốc độ vòng quay d. Cả 3 đều đúng TÓM TẮT Trong giai đoạn hiện nay ngành giáo dục ở nước ta đang dược phát triển mạnh, nhất là lĩnh vực dạy nghề nhằm đào tạo nguồn nhân lực có tay nghề chất lượng cao để củng cố và xây dựng đất nước. Việt Nam chúng ta đang trên đà phát triển, ngành giáo dục đang cố gắng thay đổi để đáp ứng nhu cầu này. Chính vì vậy chúng ta cần phải thay đổi và cập nhật nội dung, trang thiết bị, PTDH mà còn phải thay đổi phương pháp dạy học, nhất là thời đại mà ngành công nghiệp ôtô chiếm đa số thị phần. Đó là lý do tại sao tác giả chọn đề tài: “Thí nghiệm thực hành ảo ứng dụng trong dạy nghề điện ôtô” Luận văn gồm 3 chương chính: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm thực hành ảo trong đào tạo nghề Chương này tác giả trình bày về tình hình nghiên cứu và ứng dụng TNTH ảo trên thế giới và Việt Nam hiện nay, trình bày cơ sở lý luận về TNTH ảo trong đó có phân tích các khái niệm: Mô phỏng, TNTH ảo,mỗi liên hệ của chúng; khả năng xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề nhằm nâng cao chất lượng nguồn nhân lực kỹ thuật. Chương 2: Xây dựng và sử dụng một số bài thí nghiệm thực hành ảo trong chương trình dạy nghề Điện ôtô trình độ cao đẳng nghề Chương này vận dụng kết quả nghiên cứu trong chương 1 đề xuất quy trình xây dựng và sử dụng TNTH ảo; Nghiên cứu và đưa vào sử dụng 02 bài TNTH ảo cho 2 chương điển hình trong chương trình dạy nghề Điện ôtô trình độ cao đẳng nghề. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của đề tài nghiên cứu Nội dung của chương này trình bày nhiệm vụ và đối tượng thực nghiệm,nội dung tiến trình thực nghiệm, tính khả thi của đề tài . Áp dụng quy trình đã đề xuất vào việc lựa chọn quy trình xây dựng và sử dụng TNTH ảo cho 1 bài học cụ thể của học phần đang xét nhằm kiểm định hiệu quả và khả năng sử dụng của chúng. Abstract Trong giai đoạn hiện nay ngành giáo dục ở nước ta đang dược phát triển mạnh, nhất là lĩnh vực dạy nghề  nhằm đào tạo nguồn nhân lực có tay nghề  chất lượng cao để củng cố và xây dựng đất nước.PresPresently, education in our country is being strongly developed, especially in vocational training sector which aims at training skilled and high quality manpower for strengthening and developing the country. Việt Nam chúng ta đang trên đà phát triển, ngành giáo dục đang cố gắng thay đổi để đáp ứng nhu cầu này. Vietnam we are on the rise. And education sector is trying to change for meeting the demand of progress. Chính vì vậy chúng ta cần phải thay đổi và cập nhật nội dung , trang thiết bị, phương tiện dạy học mà còn phải thay đổi phương pháp dạy học, nhất là thời đại mà ngành công nghiệp ôtô chiếm đa số thị phần. Therefore, not only, we need to renovate and improve the content, equipment and teaching facilities but also we need to change the teaching methods, especially nowadays, the automobile industry counts the market share by a majority. Đó là lý do tại sao tác giả chọn đề tài: “Thí nghiệm thực hành ảo ứng dụng trong dạy nghề điện ôtô”That is the foundation for the author to select the theme: "Experiment of virtual practice for its application in electric-automobile area" Luận văn gồm 3 chương chính: This thesis includes three main chapters which presented as followings: Chương 1 : Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm thực hành ảo trong đào tạo nghề Chapter 1: Theoretical and realistic establishment of development and utilization of virtual practical experiment in vocational training. Chương này tác giả trình bày về tình hình nghiên cứu và ứng dụng thí nghiệm thực hành ảo trên thế giới và Việt Nam hiện nay, trình bày cơ sở lý luận về thí nghiệm thực hành ảo trong đó có phân tích các khái niệm: Mô phỏng, thí nghiệm thực hành ảo,mỗi liên hệ của chúng; khả năng xây dựng và sử dụng thí nghiệm thực hành ảo trong đào tạo nghề nhằm nâng cao chất lượng nguồn nhân lực kỹ thuật.This chapter presents the research process and the applications of virtual practical experiment in Vietnam and in the world. It also shows the fundamental arguments on virtual practice, in which analyzes related concepts including imitation, virtual practice, its connection, development capacity and initialization of virtual practice in vocational training for improving the quality of engineering human resources. Chương 2 : Xây dựng và sử dụng một số bài thí nghiệm thực hành ảo trong chương trình dạy nghề Điện ôtô trình độ cao đẳng nghề Chapter 2: Development and initialization of virtual practice tests in vocational training program of electric automobile at college level. Chương này vận dụng kết quả nghiên cứu trong chương 1 đề xuát quy trình xây dựng và sử dụng thí nghiệm thực hành ảo; Nghiên cứu và đưa vào sử dụng 02 bài thí nghiệm thực hành ảo cho 2 chương điển hình trong chương trình dạy nghề Điện ôtô trình độ cao đẳng nghề.This chapter applies the research results found at the first chapter for making proposal of development process and utilization of the virtual practices. The thesis has studied and selected 02 virtual practice tests for integrating into two typical chapters in vocational training program of electric-automobile at college level. Chương 3 : Thực nghiệm sư phạm, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của đề tài nghiên cứu Chapter 3: Experimental pedagogy, assessment of feasibility and effectiveness of the research. The Nội dung của chương này trình bày nhiệm vụ và đối tượng thực nghiệm,nội dung tiến trình thực nghiệm, tính khả  thi của đề tài .content of this chapter presents the tasks and experimental objects, experimental process and the feasibility of the theme. The thesis has aÁp dụng quy trình đã đề xuất vào việc lựa chọn quy trình xây dựng và sử dụng thí nghiệm thực hành ảo cho 1 bài học cụ thể của học phần đang xét nhằm kiểm định hiệu quả và khả năng sử dụng của chúnapplied proposal procedure in selecting the development process and initialization of virtual practice. This method is applied in one particular lesson of training program for assessing its effectiveness and utilization capacity. . ._.