Tóm tắt Luận án tiến sĩ Lý luận và phương pháp dạy học Kỹ thuật: Công nghệ dạy học tương tác ảo trong đào tạo đại học ngành cơ điện tử

Chia sẻ: Ochuong_999 Ochuong_999 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án được nghiên cứu với mục tiêu nhằm Xác lập cơ sở lý luận và thực tiễn dạy học tương tác ảo cho sinh viên ngành Cơ điện tử hệ Đại học. Đề xuất các tiêu chuẩn và quy trình thiết kế, biện pháp dạy học tương tác ảo cho môn học Robot công nghiệp

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án tiến sĩ Lý luận và phương pháp dạy học Kỹ thuật: Công nghệ dạy học tương tác ảo trong đào tạo đại học ngành cơ điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THANH CÔNG NGHỆ DẠY HỌC TƢƠNG TÁC ẢO TRONG ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ Ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học Mã số: 9140110 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC KỸ THUẬT Hà Nội – 2020
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: : 1. TS. Lê Huy Tùng 2. GS.TS. Nguyễn Xuân Lạc Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Hoài Nam Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Văn Long Phản biện 3: PGS.TS Tăng Huy Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày …. .. tháng ….... năm ……… DANH MỤC CÁC Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài 1.1. Nhu cầu phát triển khoa học công nghệ hiện đại Ngành Cơ điện tử được đánh giá là ngành mũi nhọn trong phát triển công nghiệp của quốc gia. Bên cạnh đó lĩnh vực Cơ điện tử đóng vai trò thiết yếu với cuộc sống của con người ở mọi lĩnh vực trong nhiều thế kỷ qua và trong tương lai. Tất cả các thiết bị hay hệ thống từ đơn giản đến phức tạp trong mọi ngành, lĩnh vực như dân dụng, công nghiệp, khai khoáng, xây dựng và quốc phòng đều có sự hiện diện không thể thiếu của ngành Cơ điện tử. Và để phát triển ngành cơ điện tử như kỳ vọng hai câu hỏi được đặt ra cân được giải quyết đó là: Một là loại sản phẩm Cơ điện tử nào cần được phát triển tại Việt Nam để từ đó chúng ta có thể đi tắt đón đầu công nghệ, không mất thời gian đi vào những sản phẩm phần cứng mà thế giới đã tiêu chuẩn hóa. Hai là vai trò của chương trình đào tạo nguồn nhân lực Cơ điện tử đối với sự phát triển các sản phẩm này. Như vậy, Ngành Cơ điện tử là một trong những ngành trở thành then chốt để phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa Việt Nam trong tương lai. Với vai trò của ngành cơ điện tử có thể cung cấp các sản phẩm thông minh phục vụ nhu cầu của đất nước trong các lĩnh vực kinh tế, quân sư, truyền thông và đặc biệt trong giáo dục. Ngoài ra, ngành Cơ điện tử Việt Nam hoàn toàn có thể đáp ứng được các nhu cầu về gia công Robot thông minh thế hệ mới nhất xuất khẩu toàn cầu. 1.2. Thực trạng dạy học ngành cơ điện tử tại Việt Nam Môn học Robot công nghiệp là môn học không thể thiếu trong ngành Cơ điện tử. Cùng với đặc điểm môn học Robot công nghiệp là môn học tích hợp nhiều kiến thức cơ khí, công nghệ thông tin, điện tử. Kiến thức môn học Robot công nghiệp rộng và trừu tượng. Trên thực tế, việc dạy và học của sinh viên hiện nay vẫn còn rất thụ động chủ yếu là theo phương pháp cũ, giảng viên truyền thụ kiến thức một chiều. Trong thời đại hiện tại công nghệ dạy học ngày càng phát triển, chính vì thế đối với một môn học tích hợp nhiều kiến thức phức tạp như môn Robot công nghiệp thì cần thì cần một phương pháp dạy học kích thích được đa giác quan cho người học. 1.3. Tính thời đại của công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 1
Phương pháp dạy học tương tác là phương pháp vận dụng lý luận dạy học tương tác (bộ ba nguyên lý, bộ ba ứng xử,… và sử dụng phương tiện dạy học tương tác, sao cho quá trình dạy học về cơ bản là quá trình học hướng làm của người học. Dạy học tương tác được chia làm 3 loại: không nhập vai, bán nhập vai và nhập vai.Trên thực tế hiện tại các trường học chủ yếu ứng dụng dạy học tương tác không nhập vai. Dạy học tương tác bán nhập vai và đặc biệt là dạy học tương tác nhập vai thì gần như không có. Dạy học tương tác không nhập vai hiện tại đang được sử dụng: chủ yếu bằng phần mềm tương tác ảo và trình chiếu cho học sinh quan sát để người học có thể dễ dàng hình dung thông qua đó nắm bắt kiến thức một cách dễ dàng. Ví dụ như động cơ đột trong, hoặc động cơ phân kì hay cấu tạo và điều khiển cánh tay Robot..v.v. Có những kiến thức rất khó, nhưng nếu sử dụng tương tác ảo thì sinh viên có thể hiểu và nắm bắt một cách dễ dàng. Dạy học tương tác bán nhập vai là người học tham gia vào một phần quá trình dạy học đó, với bài giảng có hệ thống màn hình lớn bao quanh người dùng để tạo cảm giác hòa nhập vào môi trường ảo 3D. Phương pháp dạy học tương tác ảo được đánh giá là phương pháp dạy học kích thích được đa giác quan cho người học. Giúp người học hăng say học tập, kích thích tính tự chủ và sáng tạo, cũng như vận dụng được bản chất của sự vật hiện tượng. Chính vì vậy, dạy học tương tác ảo là một xu hướng lựa chọn tất yếu đi cùng sự phát triển của khoa học công nghệ giáo dục hiện đại. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng bài giảng theo công nghệ dạy học tương tác ảo nhập vai cho môn Robot công nghiệp nhằm nâng cao chất lượng dạy học ngành Cơ điện tử, góp phần phát triển toàn diện năng lực của sinh viên thông qua kích thích đa giác quan. 3. Khách thể, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học tương tác ảo cho các môn học chuyên ngành Cơ điện tử tại các trường đại học. 3.2. Đối tƣợng nghiên cứu Thiết kế dạy học theo công nghệ dạy học theo công nghệ dạy học tương tác ảo học phần Robot công nghiệp của sinh viên hệ đại học trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên 2
3.3. Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu DH TTA cho môn học Robot công nghiệp ngành Cơ điện tử hệ đại học. Khảo sát thực trạng online SV tại một số trường Đại học tại Hà Nội và Thái Nguyên về việc áp dụng TTA trong dạy học. Khảo sát sinh viên sau giờ học TTA của môn Robot công nghiệp tại trường ĐH kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được quy trình DH TTA với yêu cầu cơ sở vật chất đảm bảo thì sẽ nâng cao chất lượng đào tạo, phát triển năng lực, kỹ năng cho người học ngành Cơ điện tử hệ đại học. 5. Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu 5.1. Xác lập cơ sở lý luận và thực tiễn dạy học tương tác ảo cho sinh viên ngành Cơ điện tử hệ Đại học 5.2. Đề xuất các tiêu chuẩn và quy trình thiết kế, biện pháp dạy học tương tác ảo cho môn học Robot công nghiệp 5.3. Kiểm nghiệm, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của kết quả việc thiết kế và tổ chức dạy học tương tác ảo học phần Robot công nghiệp tại Trường Đại học Thái Nguyên theo quan điểm công nghệ dạy học. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa, khái quát hóa các nguồn tư liệu để xây dựng cơ sở lý thuyết cho đề tài. Đồng thời nhằm mục đích nhận thức đầy đủ và sâu sắc hơn về các phạm trù có liên quan đến đề tài, lấy đó làm cơ sở lý luận tiến hành nghiên cứu thực trạng. 6.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn - Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết. Phân tích, tổng hợp, đánh giá các công trình nghiên cứu thuộc lĩnh vực dạy học DH TTA sử dụng kỹ thuật để làm rõ tương tác ảo, cấu trúc và bản chất của dạy học tương tác ảo, hoàn thiện cơ sở lý luận cho việc vận dụng vào dạy học phần Cơ điện tử. - Sử dụng các phương pháp thống kê toán học: Thống kê, xử lý và kiểm tra kết quả đã nghiên cứu. - Sử dụng phương pháp nghiên cứu thực trạng: + Phương pháp điều tra + Phương pháp quan sát 3
+ Phương pháp phỏng vấn + Phương pháp chuyên gia. + Phương pháp thực nghiệm 7. Những đóng góp của Luận án 7.1. Về lý luận - Tổng quan một cách có hệ thống và góp phần phát triển cơ sở lý luận về công nghệ dạy học tương tác ảo ngành Cơ điện tử. - Làm sáng tỏ cơ sở khoa học và thực tiễn, các khái niệm về công nghệ dạy học tương tác, mối quan hệ biện chứng giữa các yếu tố của công nghệ dạy học tương tác ảo với mục tiêu nâng cao chất lương đào tạo ngành Cơ điện tử - Đề xuất quy trình thiết kế và biện pháp ứng dụng công nghệ dạy học tương tác ảo cho học phần Robot công nghiệp - Đề xuất các tiêu chí tổ chức lớp học Robot công nghiệp theo công nghệ dạy học tương tác ảo 7.2. Về thực tiễn - Đánh giá được thực trạng về dạy học tương tác ảo nói chung và dạy học tương tác ảo cho ngành Cơ điện tử nói riêng. - Thiết kế và tổ chức lớp học theo công nghệ TTA thực nghiệm cho môn Robot công nghiệp. - Kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy tính khả thi và hiệu quả của quy trình thiết kế và biện pháp dạy học mà Luận án đã đề xuất. 8. Bố cục của Luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận án được cấu trúc gồm 3 chương: Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về công nghệ dạy học tương tác ảo Chƣơng 2: Thiết kế bài giảng học phần Robot công nghiệp theo công nghệ dạy học tương tác ảo trong đào tạo ngành Cơ điện tử Chƣơng 3: Thực nghiệm sư phạm và đánh giá Kết luận và khuyến nghị Tài liệu tham khảo Danh mục các công trình đã công bố của Luận án Phụ lục 1.1. T ng quan nghiên cứu về công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 1.1.1 Thế gi i 1.1.2 Việt Nam 1.2. Các khái niệm cơ ản 4
1.2.1 Khái niệm công nghệ dạy học 1.2.1.1. Công nghệ Theo GS. Nguyễn Xuân Lạc: “Công nghệ là một hệ thống phương tiện, phương pháp và kỹ năng, nhằm vận dụng các quy luật khách quan, tác động vào một đối tượng, tạo ra một thành quả xác định cho con người”. 1.2.1.2. Công nghệ dạy học Theo GS.TS. Nguyễn Xuân Lạc: “Công nghệ dạy học là một hệ thống các phương tiện dạy học, phương pháp dạy học và kỹ năng dạy học, nhằm vận dụng những quy luật khách quan( khoa học thần kinh nhận thức, tâm lý học, giáo dục học,…)tác động vào người học tạo nên một nhân cách xác định” 1.2.2.Khái niệm dạy học tƣơng tác ảo 1.2.2.1. Dạy học 1.2.2.2. Dạy học tƣơng tác 1.2.2.3. Dạy học tƣơng tác ảo Hoạt động dạy và học tương tác xảy ra trong một môi trường ảo gọi là dạy học tương tác ảo. 1.2.3. Khái niệm phƣơng pháp dạy học tƣơng tác ảo 1.2.3.1. Phƣơng Pháp dạy học 1.2.3.2. Phƣơng pháp dạy học tƣơng tác 1.2.3.3. Phƣơng pháp dạy học tƣơng tác ảo Phương pháp dạy học tương tác ảo được hình thành trong quá trình ứng dụng công nghệ dạy học tương tác ảo để đạt được mục đích giáo dục. Trong quá trình đó với các thao tác ảo mà người học tương tác với các thiết bị và môi trường ảo nhằm chiếm lĩnh được nội dung môn học 1.3. Lý luận về công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 1.3.1. Khái niệm ảo 1.3.2. Môi trƣờng trong công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 1.3.3. Phƣơng tiện trong công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 1.3.4. Những thành phần của công nghệ dạy học tƣơng tác ảo trong hình thành phƣơng pháp dạy học. 1.3.4.1. Các thành phần của hệ thống tƣơng tác ảo 1.3.4.2. Cơ sở dữ liệu cho thế gi i ảo 1.3.4.3. Hệ cảm iến linh hoạt 1.3.5. Vai trò của công nghệ dạy học tác ảo trong hình thành kỹ năng cho ngƣời học. 5
1.4. Đ c điểm của ngành cơ điện tử và vai trò của học phần Ro ot công nghiệp 1.4.1. Đ c điểm của ngành Cơ điện tử 1.4.2. V trí vai trò của học phần Ro ot Công nghiệp 1.4.3. C u tr c và nội dung môn học Ro ot công nghiệp 1.5. Cơ sở thực tiễn về công nghệ dạy học tƣơng tác ảo ở các trƣờng đại học. 1.5.1 Cách thức và nội dung khảo sát Tác giả đã tiến hành khảo sát online đối với những sinh viên ở nhiều trường đại học khác nhau như: Đại học Bách khoa hà nội, đại học Thủy lợi, đại học giao thông vận tải, đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên, đại học công nghiệp hà nội Khảo sát online và thu được kết quả theo đường link sau: https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSckkZDpNZ-- 7UpAWQBgnwhPM1PC-Cx0pdJeUfyc1x-bHwOZUQ/viewform Mục đích Khảo sát nhằm tìm hiểu thực trạng dạy học tương tác ảo tại các trường đại học. Tác giả sử dụng khảo sát online vì có thể tiếp cận nhanh hơn với nhiều đối tượng tại các trường đại học hơn. Khảo sát ý kiến giảng viên về thực trang giảng dạy TTA cho ngành cơ điện tử. Trên cơ sở đó đề xuất những cách thức phù hợp để vận dụng dạy học tương tác ảo vào thực tế cho sinh viên ngành cơ điện tử, môn Robot công nghiệp. Đối tượng khảo sát Đối tượng khảo sát SV tại các trường đại học Bách khoa Hà nội, Học viện bưu chính viễn thông, Đại học giao thông vận tải, đại học kỹ thuật công nghiệp Thái nguyên, Đại học công nghiệp hà nội. Kết quả ban đầu được nhận định rất tốt đẻ ứng dụng DHTTA cho môn Robot công nghiệp nói riêng và cho các môn học ngành cơ điện tử hệ đại học nói chung. Như vậy, đây là những điều tra đáng tin cậy, có thể cho kết quả hữu ích trong việc đề xuất các phương pháp dạy học tương tác ảo trong đào tạo SV ngành cơ điện tử hiện nay. Nội dung 6
Trên cơ sở lý luận của việc dạy học tương tác, dạy học tương tác ảo và nhận thức về tương tác ảo, phần mềm thực tại ảo, đánh giá các môn học có sử dụng phương pháp dạy học tương tác ảo, luận án tập trung khảo sát: - Đối với sinh viên: Khảo sát thực trạng ứng dụng công nghệ TTA vào giảng dạy, Khảo sát ý kiến sinh viên đánh giá về môn học Robot công nghiệp, khảo sát ý kiến sinh viên về cách thức đưa CN TTA vào giảng dạy, Khảo sát ý kiến sinh viên về hiểu biết về công TTA. - Đối với Giảng viên: Khảo sát thực trạng ứng dụng TTA trong giảng dạy học. - Phương pháp điều tra: Phương pháp chủ đạo để tiến hành điều tra là sử dụng phiếu khảo sát online đối với đối tượng sinh viên các trường đại học, Phiếu khảo sát giấy đối với sinh viên tham gia lớp học TTA. Trong đó, các câu hỏi được thiết kế trong phiếu hỏi được gửi cho GV, SV ở các trường đại học. Hệ thống câu hỏi được cấu trúc bao gồm các câu hỏi đóng, mở, nhiều phương án lựa chọn và có nội dung rõ ràng, ngắn gọn, dễ hiểu. 1.5.2. Kết quả Tổng số phiếu khảo sát thu được 40 phiếu khảo sát ý kiến giảng viên, 450 phiếu ý kiến của SV. Ngoài ra tác giả còn sử dụng một số phương pháp nghiên cứu khác như quan sát, đàm thoại, phỏng vấn thông qua hoạt động dự giờ, gặp trực tiếp GV xin ý kiến, trao đổi thông qua ghi chép, phiếu khảo sát chuyên gia. Khi khảo sát ý kiến của 450 SV biết đến thực tại ảo thông qua đâu thì có 11% ý kiến trả lời thông qua báo chí, 31% thông qua internet, 40% thông qua game, 9% thông qua tivi và 9% biết qua các kênh khác(Bảng tổng hợp chi tiết được trình bày trong luận án). Môi trường tương tác ảo là điều kiện để cho dạy học Robot công nghiệp hiệu quả. Cần xây dựng môi trường tương tác ảo và xác định trong giới hạn lớp học thì đáp ứng ở mức độ nào. Một hệ thống VR cần có: phần mềm, phần cứng, mạng liên kết, người dùng và ứng dụng. Trong đó 3 phần quan trọng nhất đó là: phần cứng, các ứng dụng, phần mềm. Trong một khảo sát SV trước giờ học về môn Robot công nghiệp trong có 57,1% SV đánh giá môn học khó hiểu, 32.1% đánh giá rất khó hiểu, và chỉ có 10,7% người học đánh giá là bình thường(Bảng tổng hợp chi tiết được trình bày trong luận án). Kết quả khảo sát thực trạng hoạt động dạy học tương tác ảo của GV hệ đại học 7
Trong dạy học GV có sử dụng DH TTA trong thực tế có 17% sử dụng DH TTA thường xuyên, 50% ý kiến sử dụng DH TTA không thường xuyên và 33% ý kiến GV đánh giá DH TTA chưa bao giờ được sử dụng trong các bài giảng của họ. Qua khả sát trên có thể đánh giá được DH TTA đã được tích hợp trong các bài giáng lên đến 67%. Điều này cũng chứng tỏ rằng DH TTA đã được quan tâm và áp dụng trong thực tế để đem lại hiệu quả trong dạy học(Bảng tổng hợp chi tiết được trình bày trong luận án). Trong 67% phần trăm ý kiến GV đã sử dụng DHTTA trong các giờ dạy của GV thì 0% sử dụng cấp độ DH TTA nhập vai, 13% sử dụng DH TTA bán nhập vai và có đến 40% sử dụng DH TTA không nhập vai. Qua đây, có thể đánh giá được tính phổ biến DH TTA trong thực tế chỉ ở cấp độ không nhập vai, đối với cấp độ bán nhập vai cũng đã có sự đầu tư và bước đầu sử dụng. Tuy nhiên, cấp độ TTA nhập vai vẫn còn chưa có hoặc rất rất ít được đưa vào dạy học so với nhu cầu và yêu cầu thực thế(Bảng tổng hợp chi tiết được trình bày trong luận án). Kết quả khảo sát ý kiến chuyên gia đánh giá yếu tố quyết định để GV tiến hành DH TTA thu được 53.3% ý kiến đánh giá phụ thược và yêu cầu của nhà trường, 26.7% ý kiến đánh giá yêu cầu quyết định quyết định phụ thược vào đặc điểm, nội dung kiến thức và mực đích của bài dạy. Và có 20% ý kiến cho rằng do sở thích của GV. Kết quả này cho thấy các chuyên gia đánh giá khả năng sở thích cập nhật khoa học công nghệ của GV có phần trăm quyết định tiến hành DH TTA lớn hơn cả đặc điểm, nội dung bài học yêu cầu. Thực ra cũng khá hợp lí vì những bài học đó vẫn đã được dạy theo cách dạy truyền thống và các cách dạy khác nhau. Nên việc thay đổi sang một PPDH mới phụ thuộc không chỉ vào nội dung bài dạy mà lại được quyết định theo yêu cầu chủ trương cơ sở đào tạo và sở thích, năng lực DH TTA của GV(Bảng tổng hợp chi tiết được trình bày trong luận án). Kết quả từ bảng tổng hợp khảo sát cho thấy ý kiên GV về nhận thức bản chất dạy học tương tác ảo với 70% ý kiến cho rằng DH TTA là sự tác động người dạy người học và môi trường. Trong đó môi trường tương tác ảo được tạo ra phụ thuộc rất lớn vào điều kiện cơ sở vật chất, xây dựng chương trình tương tác ảo. 10% ý kiến bó hẹp dạy học tương tác ảo là sự tác động giữa người dạy và người học. Và 7,5% ý kiến cho rằng đó đơn thuần là sự tương tác giữa người dạy và môi trường, trong đó 12,5% ý kiến cho rằng là sự tác động giữa người học và môi trường. Về cơ bản các ý kiển khá tập trung vào ý kiến về sự ảnh hưởng toàn diện người học, người dạy và môi trường. Qua đó cũng thấy được nhận thức của GV về DH TTA đã có cách 8
nhìn toàn diện và đánh giá khá cao(Bảng tổng hợp chi tiết được trình bày trong luận án). Từ bảng thống kê trên cho thấy 33.3% GV đánh giá DH TTA là quan trọng, 40% đánh giá rất quan trọng, chỉ 23.3% đánh giá bình thường và có 3.3% ý kiến đánh giá không quan trọng. Qua thống kế trên ta có thể nhận thấy sự quan tâm của GV đến DH TTA là rất lớn lên đến 73.3%. Điều này hết sức thuận lợi để triển khai chiến lược DH TTA trong thực tế(Bảng tổng hợp chi tiết được trình bày trong luận án). Dựa vào bảng tổng hợp số liệu ta thấy ý kiến GV chiếm 80% cho rằng các biện pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả DH TTA cần đến tài nguyên TTA phong phú. Qua đây cũng thầy nhận thức của GV về DH TTA rất cập nhật, đặc biệt đối với DH TTA nhập vai để xây dựng một chương trình TTA đáp ứng nhu cầu dạy học cần rất công phu về thiết kế xây dựng chương trình cũng như chi phí lớn về trang thiết bị dạy học. 86.7% ý kiến cho rằng nên chia nhóm để SV có thể dễ dàng tiếp thu được kiến thức cũng như trao đổi thảo luận. Điều này rất đúng vì thực tế đối với một DH TTA xây dựng chương trình sống động bản chất khá giống một Game chính vì vậy nếu chia nhóm thì SV sẽ có được những hứng thú và tích cực trong quá trình học(Bảng tổng hợp chi tiết được trình bày trong luận án). Qua bảng thống kê ta nhận thấy ý kiên GV về hình thức DH TTA được đưa vào thực tế có 70% ý kiến cho rằng nên áp dụng hình thức DH TTA nhập vai, 30% ý kiến cho rằng nên áo dụng TTA bán nhập vai và 0% ý kiến cho rằng áp dụng TTA không nhập vai vì thực tế DH TTA không nhập vai khá phổ biến(Bảng tổng hợp chi tiết được trình bày trong luận án). Kết quả thu được của đánh giá những khó khăn khi tiến hành DH TTA, thì có 46.7% ý kiến cho rằng khó khăn về cơ sở vật chất, đối với khó khăn này chủ yếu đối với DH TTA bán nhập vai và DH TTA nhập vai đỏi hỏi xây dựng chương trình cũng như những bộ thiết bị điều khiển rất đắt tiền. Có 16.7% đánh giá khó khăn do trình độ sử dụng, thiết kế bài giảng TTA của GV. Có 36.7% ý kiến đánh giá khó khăn khi tiến hành DH TTA là chưa có bất kì tài liệu hướng dẫn về quy trình thiết kế DH TTA (Bảng tổng hợp chi tiết được trình bày trong luận án) . 1.5.3 Đánh giá Qua các số liệu của khảo sát thu được bước đầu đánh giá môn học Robot công nghiệp là một môn học chính và khó trong ngành cơ điện tử. Những trải nghiệm của sinh viên VR chủ yếu qua các trò chơi và mới biết qua internet. Nhưng khá bất ngờ khi kết quả cho thấy số trải nghiệm VR 9
của SV ở cấp độ nhập vai lớn hơn cấp độ bán nhập vai hay không nhập vai. Từ đây có thể thấy được VR đã phát triển ứng dụng ở cấp độ cao nhất vì ở cấp độ nhập vai đem lại cảm nhận đa giác quan chân thực và mạnh nhất. Chính vì vậy, việc ứng dụng VR vào giảng dạy môn học Robot công nghiệp có tính khả quan lớn. Đặc biệt nếu được ứng dụng cấp độ nhập vai sẽ đem lại hiệu quả cao hơn KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 Có thể nói ở nước ta hiện nay, công nghệ dạy học, cả công nghệ thật (nhờ các thành tựu xây dựng và phát triển kinh tế-xã hội nói chung và công nghệ ảo (nhờ các thành tựu công nghệ thông tin và truyền thông nói riêng đã có môi trường thuận lợi để dạy và học hướng nghiên cứu thể hiện rõ tính tất yếu khách quan vốn có, thực sự là một trong những nguyên tắc của dạy và học, được phản ánh đầy đủ trong mục tiêu đào tạo đại học, trong kiểm định chất lượng, cả chất lượng đội ngũ và chất lượng đào tạo nói chung, trong đó có đào tạo GV công nghệ. Đóng góp cho sự tiến bộ của lí luận và công nghệ dạy học đại học theo hướng này, là một trong những việc rất đáng được các cơ sở giáo dục và đào tạo trong nước, cũng như các nhà giáo và các nhà khoa học, quan tâm. Yếu tố môi trường trong dạy học ngày nay cần được quan niệm lại. Nó cần được nhìn nhận một cách đầy đủ và toàn diện hơn. Môi trường dạy học không chỉ là các yếu tố vật chất có tác động một cách vật lí lên người học và người dạy. Mà nó bao gồm tất cả các yếu tố (như kinh nghiệm, văn hóa, các yếu tố tâm lí của chính chủ thể hoạt động dạy học và các yếu tố ngoại diên (môi trường vật chất, trang thiết bị dạy học, học liệu… . Môi trường được xem là một trong ba thành tố quan trọng (cùng với người học và người dạy cấu trúc nên hoạt động dạy học. Sự tác động qua lại giữa chúng tạo ra sự vận động, phát triển của hoạt động dạy học. Để tạo nên sự phát triển không chỉ ở người học mà cả người dạy và môi trường. Thực tiễn dạy học ngày nay cho thấy, các yếu tố thuộc môi trường vật chất được cải thiện đáng kể, tuy nhiên các yếu tố thuộc môi trường tâm lý chưa phát triển tương xứng với những đòi hỏi của dạy học theo hướng tương tác để tạo ra hiệu quả thực sự trong quá trình dạy học. Chương 1 của luận án đã phản ánh kết quả nghiên cứu tổng quan các chương trình TTA có liên quan đến luận án và vai trò của phương pháp DH TTA, thực trạng của phương pháp DH TTA. Tuy nhiên vẫn còn nhiều chương trình TTA khi triển khai dạy học ở môn học Robot công nghiệp ngành cơ điện tử nói riêng và các môn học khác . Qua nghiên cứu luận án 10
đã nghiên cứu cơ sở khoa học của luận án, chương 1 đạt được kết quả như sau: 1. Tổng hợp và nghiên cứu các chương trình TTA liên quan, các khái niệm liên quan từ những kết quả trong nước và ngoài nước và cuối cùng là ý kiến của Tác giả. Việc tổng hợp được kiến thức, tài liệu liên quan cũng giúp xác định được các công cụ để biến nó hữu ích trong giai đoạn chuyển động. 2. Đưa ra nhận xét chung về tình hình nghiên cứu các chương trình TTA có liên quan đến đề tài của luận án và đưa ra các định hướng nghiên cứu của luận án. 3. Đưa ra một số khái niệm mới để hoàn thiện cơ sở lí luận của luận án. 4. Kết quả khảo sát thực trạng SV và GV trong phần cuối là cơ sở thực tiễn cho môn học Robot công nghiệp với PPDH TTA đã chứng minh khả năng thành công thực nghiệm sư phạm là rất cao. Tuy nhiên để triển khai được thực nghiệm cần thiết kề nguồn học liệu, xây dựng các quy trình dạy học, thiết chương trình TTA, soạn giáo án, phương tiện thực nghiệm để có hiệu quả. Vấn đề này được giải quyết chi tiết trong nọi dung chương 2. CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ BÀI GIẢNG HỌC PHẦN ROBOT CÔNG NGHIỆP THEO CÔNG NGHỆ DẠY HỌC TƢƠNG TÁC ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ 2.1. Thiết kế dạy học phần Ro ot công nghiệp dựa vào công nghệ tƣơng tác ảo 2.1.1. Quy trình thiết kế chƣơng trình tƣơng tác ảo trong dạy học của ngành cơ điện tử. Bắt đầu quy trình thiết kế chương trình tương tác ảo B1- Chọn đối tượng TTA cần thiết kế mô hình: Xây dựng mô hình tương tác ảo cánh tay Robot công nghiệp gắp vật, tương tác ảo toàn phần qua kính Oclus và tương tác ảo qua điện thoại B2 – Chọn phương tiện thiết kế chương trình TTA: Sử dụng máy tính có cài các phần mềm Unity và các phần mềm hỗ trợ khác. B3 – Chọn phần mềm thiết kế chương trình TTA: Chọn phần mềm Unity để thiết kế và vẽ mô hình, có hỗ trợ chương trình phần mềm C# B4 – Thiết kế kịch bản chương trình tương tác ảo trên mô hình: - Vẽ các chi tiết cánh tay Robot - Điều khiển các góc quay cánh tay Robot với 2 chế độ là tự động qua điểm chạm và điều khiển bằng tay di chuột 11
- Điều khiển gắp thả vật bằng cánh tay Robot với 2 chế độ tự động điểm chạm và điều khiển bằng tay di chuột - Điều khiển cánh tay Robot tương tác với phiên bản trên kính và trên điện thoại B5 – Xây dựng mô hình TTA: - Chạy phần mềm Unity - Thiết kế và vẽ mô hình theo kịch bản B4. - Lưu lại file vừa vẽ. B6– Kiểm tra 1: Chạy thử mô hình 3D thiết kế trong Unity nếu đạt yêu cầu phù hợp với nội dung dạy học thì tiếp tục chuyển sang B7. Nếu thấy các khớp hoặc chuyển động khớp lỗi không phù hợp thì quay lại B5. B7 – Lập trình cho chương trình tương tác ảo: - Sử dụng ngôn ngữ lập trình C# lập trình điều khiển chương trình cánh tay Robot theo những yêu cầu B4 B8– Kiểm tra 2: Khi kiểm tra thấy chương trình TTA đã được lập trình, nếu chạy lỗi thì quay lại chỉnh sửa tại B6. Nếu chương trình chạy đã hoàn thiện thì chuyển sang B9 B9 – Vận dụng: Mô hình hoàn thiện để chạy độc lập mô phỏng, đưa vào trong giáo án. Kết thúc quy trình thiết kế chương trình tương tác ảo 2.1.2. Phần mềm Unity 2.1.3. Xây dựng chƣơng trình VR cánh tay Ro ot trên kính Oclus và trên điện thoại. Hình 1 : Chương trình VR cánh tay Robot 12
2.1.4. Lắp kết nối chƣơng trình TTA 2.1.5. Soạn giáo án phƣơng pháp dạy học tƣơng tác ảo cho học phần Ro ot công nghiệp 2.2. Giáo án mẫu cho học phần Ro ot công nghiệp 2.3. Thiết kế quy trình t chức dạy học tƣơng tác ảo 2.4. Thiết kế, phân loại ài giảng tƣơng tác ảo 2.5. Xây dựng các tiêu chí để t chức dạy học dựa vào công nghệ tƣơng tác ảo 2.5.1. Điều kiện về môi trƣờng học tập tƣơng tác ảo Để tiến hành DH TTA cần các điều kiện về cơ sở vật chất, các phương tiện, trang thiết bị phục vụ giảng dạy như sau: - Phần cứng và các ứng dụng đã được trang bị trong lớp học như: máy tính, máy chiếu và hệ thống âm thanh, kết nối máy tính, phụ kện đi kèm (GV cần chuẩn bị , bộ điều khiển cầm tay. - Phần mềm thể hiện linh hồn của VR có thể khai thác các chương trình có sẵn vào dạy học. Có thể sử dụng bất kỳ phần mềm đồ họa nào để có thể tương tác ảo đối tượng của VR.Một số ngôn ngữ lập trình miễn phí như unity, 3Dmax,VRML . 2.5.2. Điều kiện về ngƣời dạy và ngƣời học tƣơng tác ảo Đối với người học - SV cần chủ động tham gia hoạt động học tập trong lớp học . - SV cần có thái độ hứng thú khi tham gia lớp học - SV được đào tạo cơ sở ngành cơ điện tử Đối với người dạy: Để vận dụng công nghệ TTA vào trong dạy học môn Robot công nghiệp yêu cầu đối với GV như sau: - GV cần được đào tạo và tiếp xúc với CNTTA - GV cần vận dụng linh hoạt các thiết bị chương trình TTA - GV cần có kiến thức chuyên môn về học phần Robot công nghiệp - GV cần trao đổi và tập huấn về cách tổ chức lớp học khi dạy học TTA - GV có khả năng hướng dẫn mẫu và khả năng ứng tác trong lớp học TTA. 2.5.3. Các tiêu chí t chức dạy học tƣơng tác ảo - Các tiêu chí được xây dựng được trình bay chi tiết trong luận án. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 1. Luận án đã chỉ ra rằng muốn DHTTA đạt hiệu quả như mong muốn thì GV cần được trang bị một số kỹ năng về CNTT, ICT, SV cũng cần có ý thức tự học. 13
2. Để đem lại cảm giác lôi cuốn cho người học khi học TTA, luận án đã xây dựng được chương trình tương tác ảo với cánh tay robot có đầy đủ phần lập trình và liên kết 3D. Trao đổi để có những kết quả phù hợp với chương trình học trong thực tế đảm bảo thẩm mĩ và tinh xảo trong chi tiết thiết kế. 3. Trong việc xây dựng chương trình TTA cho học phần Robot công nghiệp, ngoài việc thiết kề khối 3D cánh tay Robot, nhưng để cánh tay Robot có thể truyển động theo mong muốn luận án đã viết code chương trình tương tác ảo cho học phần robot công nghiệp cho chương trình sử dụng Oclus go và điện thoại. Việc xây dựng code chương trình để đáp ứng được yêu cầu phù hợp môn học rất công phu trên cả kính Oclus go đáp ứng dạy học TTA nhập vai và trên điện thoai đáp ứng dạy học TTA bán nhập vai. 4. Đối với PP DHTTA phụ thuộc khá nhiều vào môi trường dạy học, trong đó có những yếu tố về cơ sở vật chất và về người dạy. Để thực hiện được lớp học thực nghiệp được trình bày trong chương 3 đạt hiệu quả. Luận án đưa ra các điều kiện để tổ chức lớp học sử dụng PPDH TTA cho học phần Robot công nghiệp. 5. Luận án phân tích và thiết kế mới một số hệ thống hỗ trợ DH TTA như: xây dựng được quy trình thiết kế bài giảng TTA, quy trình thiết kế chương trình TTA trong dạy học. Việc thiết kế này giúp GV thuận tiện hơn trong quá trình muốn áp dụng DH TTA vào thực tế. 6. Để chuẩn bị cho thực nghiệm được trình bày chi tiết trong chương 3.Luận án đã soạn giáo án mẫu cho học phần Robot công nghiệp sử dụng PPDH TTA. Với việc soạn giáo án đã kết hợp xây dựng chương trình TTA trong giờ học Robot công nghiệp được khớp với lí thuyết thực tế đem lại hiệu quả cao truyền tải kiến thức của GV và SV có lĩnh hội trong giờ học đạt kết quả mong muốn. 7. Luận án chỉ ra được sơ lược về cơ sở lí luận về cánh tay Robot trong học phần Robot công nghiệp. CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM VÀ ĐÁNH GIÁ 3.1. Mục đích, nhiệm vụ và đối tƣợng thực nghiệm 3.1.1. Mục đích - Áp dụng quy trình đã đề xuất vào việc lựa chọn phương pháp DHTTA và thực hiện giảng dạy cho một số bài học cuả học phần robot công nghiệp nhằm kiểm định hiệu quả và khả năng sử dụng công nghệ dạy học tương tác ảo vào thực tế. 14
- Qua việc thực hiện bài giảng, thu thập ý kiến của GV dự giảng để điều chỉnh, hoàn thiện việc áp dụng quy trình dạy học tương tác ảo. - Thu thập, xử lý kết quả để chứng minh tính đúng đắn của giả thuyết khoa học về dạy học tương tác ảo. 3.1.2. Nhiệm vụ - Chuẩn bị và thực hiện cùng một nội dung bài giảng trên hai đối tượng (2 lớp theo 2 phương pháp: Phương pháp truyền thống và phương pháp dạy học tương tác ảo : - Lập phiếu kiểm tra bằng trắc nghiệm cho 2 lớp: Lớp đối chứng và lớp thực nghiệm. 3.1.3. Đối tƣợng thực nghiệm Công tác thực nghiệm sư phạm được triển khai ở hai lớp học trường Đại học công nghiệp thái nguyên. 1. Lớp thực nghiệm : lớp K52 CDT1: 40 SV 2. Lớp đối chứng : lớp K52 CDT2: 40 SV Cả hai lớp được chọn có những yếu tố cơ bản hoàn toàn giống nhau : - Sĩ số SV : bằng nhau và bằng 40 Ngành học : Cùng lớp Cơ điện tử, cùng khoá, tiến độ học tập như nhau và được chia thành hai lớp nhỏ. - Các môn lý thuyết được học chung. 3.1.4. Phƣơng pháp thực nghiệm 3.2. Nội dung và tiến trình thực nghiệm 3.2.1. Công tác chuẩn 3.2.2. Tiến trình thực hiện 3.3. Kết quả thực nghiệm Có kết quả các bài kiểm tra trên hai lớp đối chứng và thực nghiệm, Bằng phương pháp thống kê toán học để đánh giá định lượng: - Lập bảng phân phối, bảng tần suất - Vẽ các đường đặc trưng phân phối - Tính các tham số thống kê đặc trưng Bảng 1: Xếp loại điểm 15
Bảng 3: Kết quả kiểm tra bài ( Số sinh viên đạt điểm Xi) Hình 2: so sánh sinh viên đạt điểm Xi tại lớp thực TN và ĐC Hình 3: Đường tần suất hội tụ tiến sinh viên đạt điểm Xi Hình 4: Đường tần suất phần trăm sinh viên đạt điểm Xi - Tính các tham số đặc trưng 16
1 + Trung bình cộng ( kỳ vọng): X = N  XiFi Trong đó: N là tổng số SV Xi :Là mức điểm đạt được của SV Fi : Số SV đạt điểm Xi 1 Phương sai:  2 =  ( Xi  X ) Fi 2 N 1 Độ lệch chuẩn:  =  2  Hệ số biến thiên:  (%) = 100(%) X * Lớp đối chứng 1 X DC = N DC  XiFi = 6.3 Bảng 5: Phương sai, độ lệch chuẩn,hệ số biến thiên cho lớp đối chứng Phương sai:  2 DC = 1  ( Xi  X DC ) 2 Fi = 81.8 = 2.1 N 1 Độ lệch chuẩn  S C =  2 DC = 1,45 Hệ số biến thiên (%) =  DC 100(%) =  DC = 23% X DC *Lớp thực nghiệm X TN = 1  XiFi = 7.2 N TN 17
Bảng 6: Phương sai, độ lệch chuẩn,hệ số biến thiên cho lớp thực nghiệm Phương sai:  2 TN=  ( Xi  X 1 2 TN ) Fi = 41.2 = 1.1 N 1 Độ lệch chuẩn:  TN = 2 TN = 1.03 Hệ số biến thiên :  TN (%) =  TN 100(%) = 100(%) = 14% X TN Bảng 7: So sánh các thông số thống kê Kiểm tra sự sai khác giữa X DC và X TN - Dùng quy tắc Studen Hệ số Student t = X TN  X DC Vậy t = = =3.2 √  2  2  TN DC N TN N DC Chọn mức ý nghĩa   0.05 .Tra bảng student với bậc tự do k= NTN+ NDC -2 = 78 ta được tBảng = 2 So sánh t với tBảng ta thấy sự khác nhau giữa X TN và X DC là có ý nghĩa thực chất chứ không phải là ngẫu nhiên - Dùng quy tắc Fisher  2 TN Tính hệ số F: F= 2 = = 0.52  DC 18