PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nƣớc, Giáo dục và đào tạo có sứ mệnh nâng cao dân trí, phát triển nguồn nhân lực, bồi dƣỡng nhân tài, góp phần quan trọng trong công cuộc xây dựng, phát triển đất nƣớc, văn hoá và con ngƣời Việt Nam. Phát triển giáo dục và đào tạo gắn liền với phát triển khoa học và công nghệ.Đầu tƣ cho giáo dục và đào tạo là đầu tƣ cho phát triển. Tại Việt Nam, Đảng và nhà nƣớc ta xác định “giáo dục là quốc sách” nên việc đổi mới phƣơng pháp dạy học nhằm nâng cao chất lƣợng đào tạo luôn đƣợc quan tâm.
Theo nghị quyết Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ IX: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy học, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước áp dụng các phương pháp dạy học tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học …” nhằm tạo ra nguồn nhân lực có trình độ làm chủ đƣợc khoa học kỹ thuật và làm chủ tƣơng lai. Văn kiện Đại hội Đảng lần thứ XI cũng chỉ rõ “ Phát triển giáo dục là quốc sách hàng đầu. Đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hoá, hiện đại hoá, xã hội hoá, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế, … Tập trung nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo, coi trọng giáo dục đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kỹ năng thực hành, khả năng lập nghiệp…” Đảng ta đã định hƣớng "…tiếp tục nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, đổi mới nội dung, phương pháp dạy và học…thực hiện phương châm học đi đôi với hành, giáo dục kết hợp với lao động sản xuất, nhà trường gắn liền với xã hội…".
“Đổi mới phương pháp dạy học” đƣợc đánh giá là giải pháp hữu hiệu để nâng cao chất lƣợng giáo dục, góp phần tạo ra nguồn nhân lực phát triển toàn diện cả về kiến thức, kỹ năng và thái độ có thể làm chủ công nghệ,đáp ứng đƣợc nhu cầu trong nƣớc và hội nhập quốc tế. Nếu trƣớc kia ngƣời ta thƣờng quan tâm nhiều đến khả năng ghi nhớ kiến thức và thực hành kỹ năng vận dụng, thì nay chú trọng đặc biệt đến phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. 1 Trong giáo dục kỹ thuật hiện nay cần phải tăng tính chủ động sáng tạo cho sinh viên, giáo viên đóng vai trò cố vấn các hoạt động có mục đích của sinh viên để họ tiếp thu kiến thức mới một cách tích cực. Diễn giảng của giáo viên cần tăng dần mức độ sử dụng các phƣơng thức giảng dạy hiện đại nhƣ tăng cƣờng sử dụng đa phƣơng tiện, chuẩn bị các bài giảng điện tử và trình chiếu để diễn đạt nội dung mới sinh động hơn, giúp các em có phƣơng pháp phù hợp chủ động tiếp thu các nội dung với xu huớng kiến thức mở.
Trên thực tế, PPDH tích cực có sự ứng dụng của các phần mềm hỗ trợ quá trình dạy học với phƣơng châm lấy học sinh làm trung tâm đang dần thay thế PPDH truyền thống, nặng về thuyết trình, học sinh học thụ động không chủ động sáng tạọ trong quá trình chiếm lĩnh tri thức. Rất nhiều PPDH đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng, môt trong số đó là phƣơng pháp dạy học có sự trợ giúp của phần mềm mô phỏng đang đƣợc áp dụng rộng rãi. Phƣơng pháp dạy học ứng dụng công nghệ mô phỏng giúp ngƣời học, ngƣời nghiên cứu, quan sát đƣợc cấu tạo bên trong, nguyên lý hoạt động của các cơ cấu máy hoặc nguyên tắc làm việc của các mạch điện mà ngƣời học không thể quan sát đƣợc trong thực tế hoặc bằng mô hình thực thể. Về bản chất đó là PPDH trực quan có thể biến cái khó hiểu, trừu tƣợng thành cái dễ hiểu, cụ thể, quan sát đƣợc.
Dạy học ứng dụng PMMP là xu hƣớng dạy học mới, hiện đại đã và đang đƣợc nghiên cứu, áp dụng rộng rãi. Các bài giảng có ứng dụng PMMP mô phỏng sẽ tạo cho sinh viên nhiều kỹ năng như: Kỹ năng quan sát, kỹ năng thao tác trên đối tượng, kỹ năng tự do phát triển tư duy từ đó phát huy được tính tích cực, chủ động, sáng tạo của họ. Bên cạnh đó việc ứng dụng phần mềm mô phỏng sẽ khắc phục được tình trạng thiếu vật tư, thiết bị, đồ dùng học tập, đặc biệt là những thiết bị đắt tiền khó mua và giảm đáng kể kinh phí, thời gian đào tạo. Trong ngành Điện tử mô phỏng giúp ta quan sát mạch hoạt động nhƣ thế nào?Giúp phát hiện lỗi và sai sót để khắc phục và chỉnh sửa mạch, khi thực hiện thi công mạch thực tế tránh đƣợc những hỏng hóc cho mạch đồng thời tiết kiệm chi phí, thời gian khi thi công.
2 Trƣờng Đại học công nghiệp Việt – Hung luôn tích cực thực hiện chủ trƣơng đổi mới phƣơng pháp dạy học bằng cách tổ chức hội thảo, hội giảng cấp khoa, cấp trƣờng về ứng dụng và đổi mới phƣơng pháp dạy học, tham gia hội thi giáo viên giỏi các cấp để trao đổi, học hỏi kinh nghiệm về chuyên môn cũng nhƣ PPDH mới nhằm nâng cao chất lƣợng đào tạo. Mặc dù vậy, khả năng ứng dụng công nghệ mô phỏng trên máy tính để xây dựng bài giảng thuộc khối chuyên ngành kỹ thuật còn nhiều hạn chế. Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử bao gồm mạch số và mạch tƣơng tự với thƣ viện linh kiện phong phú giúp ngƣời thiết kế dễ dàng thực hiện mô phỏng các loại mạch. Nghiên cứu ƢD phần mềm Proteus nhằm góp phần xây dựng và sử dụng hiệu quả các sản phẩm dùng trong dạy học nhằm cải tiến nâng cao chất lƣợng dạy và học môn học Kỹ thuật số tại trƣờng ĐHCN Việt – Hung.
Từ những lý do trên, đƣợc sự đồng thuận của giảng viên hƣớng dẫn PGS.TS Ngô Tứ Thành, tác giả đã lựa chọn và thực hiện đề tài: “Ứng dụng phần mềm Proteus mô phỏng mạch điện trong môn học kỹ thuật số” 2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Phƣơng pháp dạy học ứng dụng phần mềm mô phỏng đối với việc dạy học môn kỹ thuật số của ngành Công nghệ kỹ thuật Điện tử tại trƣờng Đại học công nghiệp Việt – Hung. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu cơ sở lí luận về mô phỏng trong dạy học, vận dụng lý thuyết mô phỏng vào việc xây dựng và dạy học thực nghiệm 2 bài trong môn học kỹ thuật số thuộc chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật Điện tử 3. Giả thuyết khoa học Hiện tại, trƣờng Đại học công nghiệp Việt – Hung đang áp dụng phƣơng pháp truyền thống trong dạy học môn kỹ thuật số nên chƣa phát huy đƣợc các kỹ năng cần có và sự sáng tạo của ngƣời học nên chƣa nâng cao hiệu quả của quá trình dạy học.
3 Nếu ứng dụng phần mềm mô phỏng một cách khoa học, hợp lý trong dạy học sẽ phát huy nhiều kỹ năng của sinh viên nhƣ: Kỹ năng quan sát, kỹ năng thao tác trên đối tƣợng, kỹ năng tự do phát triển tƣ duy từ đó phát huy đƣợc tính tích cực, chủ động, sáng tạo của họ nhằm nâng cao hiệu quả dạy học. Bên cạnh đó việc ứng dụng phần mềm mô phỏng sẽ khắc phục đƣợc tình trạng thiếu vật tƣ, thiết bị, đồ dùng học tập, đặc biệt là những thiết bị đắt tiền khó mua và giảm đáng kể kinh phí, thời gian đào tạo. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng và ứng dụng phần mềm Proteus mô phỏng mạch điện trong môn học Kỹ thuật số. Đánh giá thực trạng dạy học môn kỹ thuật số của ngành Công nghệ kỹ thuật Điện tử tại trƣờng Đại học công nghiệp Việt – Hung và khả năng ứng dụng phần mềm mô phỏng vào môn học này.
Xây dựng 01 bài giảng lý thuyết, 01 bài giảng thực hành trong chƣơng trình môn Kỹ số có ứng dụng phần mềm Proteus. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đề ra. Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý luận: Các tài liệu về giáo dục nghề nghiệp, lý luận và công nghệ dạy học hiện đại, các công trình nghiên cứu; các văn kiện, nghị quyết của Đảng và nhà nƣớc, … có liên quan đến nội dungnghiên cứu của đề tài. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm để đối chứng, phân tích kết quả, rút ra kết luận.
Dùng phiếu hỏi:Trƣng cầu ý kiến của các chuyên gia phƣơng pháp, thăm dò ý kiến đồng nghiệp và học sinh, sinh viên trên cơ sở đó tổng hợp, rút ra kết luận để kiểm tra tính đúng đắn giả thuyết đề tài. 4 CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC 1. Một số kết quả nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mô phỏng trong dạy học. Việc nghiên cứu về mô phỏng và ứng dụng CNMP trong các ngành kinh tế xã hội đã đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới sử dụng.
Mô phỏng chính thức đƣợc đƣa ra thảo luận và đánh giá lần đầu tiên vào tháng 8 năm 1978 tại viện khoa học Weizmann Rehovot của Israel [1] Ngày nay CNMP đã đƣợc ứng dụng trong hầu hết các ngành kinh tế xã hội, trong giáo dục, y tế, trong phòng thí nghiệm…Các nghiên cứu, đánh giá của các nhà khoa học sử dụng MP với các mức độ khác nhau, điều kiện khác nhau nhằm đi đến nhận xét, kết luận. Tại Việt nam: Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc, việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thông tin 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, giáo dục và đào tạo, du lịch, dịch vụ bất động sản, thƣơng mại và giải trí). Đến nay rất nhiều kết quả nghiên cứu và ứng dụng phần mềm đƣợc công bố nhƣ: Công trình “nghiên cứu khoa học và phát triển Công nghệ thông tin và truyền thông”, đề tài khoa học cấp nhà nƣớc KC – 01 – 14 do PGS.TS Vũ Trọng Rỹ và các cộng sự tại Viện chiến lƣợc và chƣơng trình giáo dục kết hợp với các chuyên gia tin học của Viện CNTT thuộc trƣờng ĐHQG Hà Nội hợp tác xây dựng thành công phần mềm gồm 20 thí nghiệm ảo phục vụ cho dạy học các môn vật lý 8,9; Hóa học 9; sinh học 8,9. Đề tài luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu xây dựng phần mềm MP nhằm đánh giá và đảm bảo chất lƣợng dịch vụ IPTV” của tác giả Phạm Văn Lanh, năm 2011.