6. Cấu trúc nội dung luận văn
1.4 Ph−ơng pháp mô phỏng trên máy tính
1.4.3 Quy trình xây dựng nội dung mô phỏng trên máy tính
Sau khi đã xây dựng được mô hình, nguyên lý hoạt động của đối tượng cần mô phỏng, để chuyển từ ý tưởng thành sản phẩm hiện thực đáp ứng các yêu cầu như trong mục 1.4.2 đã đề cập ta thực hiện việc xây dựng nội dung mô phỏng trên máy tính theo quy trình sau:
Sơ đồ 1.5: Quy trình xây dựng nội dung mô phỏng trên máy tính
Công việc đầu tiên của giai đoạn này là lựa chọn phần mềm phù hợp để xây dựng nội dung mô phỏng, giáo viên cần dựa vào những yêu cầu đối với việc xây dựng nội dung mô phỏng trên máy tính để lựa chọn phần mềm thích hợp.
Sau khi đã lựa chọn được phần mềm, thiết kế giao diện và đưa các đối tượng vào giao diện tạo thành mô hình hoàn chỉnh, trong bước này nếu như phần mềm mà giáo viên đã chọn có quá ít công cụ hỗ trợ việc xây dựng giao diện,
Lựa chọn phần mềm xây dựng nội dung mô phỏng
Thiết kế giao diện, đưa các đối tượng vào giao diện tạo
mô hình hoàn chỉnh
Xây dựng các phương thức, hành động cho các sự kiện,
biến cố trên từng thành phần của mô hình
Thử nghiệm
& So sánh
Kết quả
1
2
3
4
khi đó người giáo viên cần quay lại bước 1. Thiết kế được mô hình, giáo viên cần xây dựng các phương thức, hành động cho các sự kiện, biến cố của từng thành phần trên mô hình theo đúng kịch bản trong mô hình nguyên lý. Tiến hành kiểm tra lại xem mô hình đã đạt yêu cầu chưa ?. Nếu chưa đạt được giáo viên phải quay lại một trong các bước 1, 2, 3 tùy theo từng trường hợp cụ thể.
1. 5 TÍNH ƯU VIỆT CỦA VIỆC DẠY HỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH
Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, việc đưa máy tính giảng dạy đã tạo ra một bước ngoặt lớn trong việc dạy và học, đặc biệt dùng mô phỏng trên máy tính phát huy cao độ tính độc lập, khả năng làm việc trí tuệ của học sinh, tạo ra một nhịp độ phong cách và trạng thái tâm lý mới làm thay đổi phương pháp nhận thức.
Về khả năng tiếp cận công việc dạy học bằng PPMP không đòi hỏi kiến thức đặc biệt về tin học, các câu lệnh rất đơn giản, giáo viên và học sinh dễ cập nhật và tiếp thu trong thời gian ngắn. Giáo viên có thể bổ sung, chỉnh lý mô hình dễ dàng theo ý tưởng mong muốn. Điều này đáp ứng điều kiện giáo dục hiện nay, khi kiến thức khoa học – công nghệ thay đổi từng ngày và nội dung dạy học cũng thay đổi nhanh hơn.
Về mặt truyền thụ kiến thức: thông qua nghiên cứu các nội dung mô phỏng, học sinh có thể quan sát và điều khiển mô hình mô phỏng với số lần không hạn chế, có thể điều chỉnh tốc độ diễn biến của các quá trình nhanh chậm tùy ý sao cho việc nhận thức có hiệu quả hơn. Đối với các môn học ngành tin do đặc thù trừu tượng, sử dụng PPMP giúp học sinh quan sát được các hoạt động bên trong và bản chất của nội dung học tập từ đó dẫn tới năng lực nhận thức nâng cao rõ rệt.
Máy tính không chỉ là phương tiện biểu diễn, minh họa bài giảng mà dưới sự hướng dẫn giúp đỡ của giáo viên, với sự giao tiếp dễ dàng giữa người và máy, học sinh (với các kiến thức tin học cơ sở) có thể dần dần biết sử dụng thành thạo các mô hình mô phỏng trên các phần mềm dạy học, hơn nữa họ có thể tự mình tiến hành xây dựng mô hình đơn giản từ cái cụ thể tri giác trực tiếp và điều chỉnh tại chỗ mô hình mô phỏng theo ý muốn, qua đó học sinh phát huy tính độc lập và quá trình nhận thức của học sinh sâu sắc hơn.
Việc dạy học bằng PPMP giúp học sinh dễ dàng cập nhật và thích nghi với sự thay đổi nhanh chóng của khoa học kỹ thuật. Trong quá trình học tập, học sinh được làm việc theo nhóm làm việc hợp tác theo tinh thần của nền công nghiệp hiện đại..
Mô hình mô phỏng được lưu trữ trên các thiết bị nhớ ngoài của máy tính như đĩa từ hay đĩa CD ROM tạo thành các thư viện. Với sự phát triển của Internet thì các tài liệu dùng cho việc minh họa có thể lưu trữ dạng siêu văn bản (Hypertext) để người dùng có thể truy cập thông qua các địa chỉ trên mạng, phục vụ cho việc dạy học từ xa.
Chương trình mô phỏng thường có tính tương tác cao thể hiện ở sự phối hợp đa dạng và sinh động các kiểu dữ liệu khác nhau (chữ viết, âm thanh, hoạt hình)
Kết luận: Chương này nghiên cứu tổng quan về phương pháp mô phỏng trong dạy học: khái niệm về mô phỏng, mô hình, phân loại mô hình, phân tích quá trình mô phỏng trên máy tính, trên cơ sở đó đề xuất quy trình xây dựng nội dung mô phỏng trên máy tính, các yêu cầu đối với nội dung mô phỏng, ưu điểm của việc sử dụng phương pháp mô phỏng trên máy tính.
CHƯƠNG 2
DẠY - HỌC TỪ XA QUA MẠNG
2.1 Quá trình phát triển các hệ thống dạy - học
Lịch sử phát triển của các hệ thống dạy - học bắt đầu từ những năm 20 của thế kỷ trước trong các thí nghiệm về tâm lý hành động với những chương trình điều kiện hóa và phương pháp thử nghiệm là sử dụng các thiết bị cơ khí.
Các máy dạy học đầu tiên được thiết kế trong những năm 20 bởi nhà tâm lý học người Mỹ là Sidney Leavitt Pressey nhằm cung cấp sự phản hồi tức thì cho các bài kiểm tra dạng đa lựa chọn (multiple – choice). Việc sửa lỗi tức thì được xem như là một chức năng dạy học, cho phép sinh viên luyện tập đến khi nhận thức được kết quả đúng. Vào thời điểm này phương pháp dạy học hướng vào khách thể hành động chưa được phổ biến rộng rãi.
Đến năm 1954 sự quan tâm đến lĩnh vực này đã có sự thay đổi với việc đua tranh trên phạm vi thế giới nhằm phát triển khoa học kỹ thuật và trình độ đào tạo. Việc giảng dạy được chương trình hóa đã bắt đầu xuất hiện trên phạm vi rộng lớn với ý tưởng: sao chép, mô phỏng lại các thao tác dạy học của chủ thể hành động (người giáo viên) và chuyển vào các đối tượng thay thế (các máy dạy học, sách tham khảo). Nền tảng của quá trình này vẫn là các mô hình điều kiện dựa trên các chương trình của Pressey, Skinner, Crowder và sử dụng các thiết bị dạy học cơ điện tử (ví dụ: máy dạy học BASF 5000 và Unitutor). Sau đó, với sự ra đời và phát triển của máy tính điện tử, đặc biệt máy tính cá nhân (Personal Computer – PC) thì các máy dạy học dần được thay thế bằng các chương trình máy tính (Teachching Programm) với độ phức tạp ngày càng tăng và thuật ngữ “Dạy học với sự trợ giúp của máy tính – CAI” cũng xuất hiện. Máy tính có thể được lập trình để đánh giá các yếu tố
đầu vào của sinh viên và xây dựng các bài học với độ phức tạp phù hợp với từng cá nhân.
Tuy nhiên đến những năm 80 thì hiệu quả mong đợi của việc chương trình hóa dạy học chưa cao. Nguyên nhân của sự không thành công này là do:
Xuất phát điểm xây dựng của các chương trình dạy học hoặc đi theo các mô hình điều kiện tâm lý học hành vi hoặc đi theo mô hình của lý luận dạy học chỉ dẫn.
Sự hạn chế về khả năng xử lý thông tin của các máy dạy học cơ điện tử và của quá trình xây dựng chương trình dạy học từ các đoạn phim và âm thanh.
Sự không ủng hộ của các giáo viên và các cơ sở đào tạo trong việc thay đổi cách thức giảng dạy truyền thống.
Nền kinh tế không hỗ trợ về mặt kỹ thuật, tài chính, con người để tiếp tục ứng dụng các chương trình và thiết bị dạy học dưới các điều kiện thông thường của người giáo viên.
Đến những năm 90 thì sự gián đoạn này đã kết thúc khi mà hiệu quả của việc xử lý thông tin điện tử được chỉ ra, khi mà máy tính cá nhân được sử dụng rộng rãi, sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông, khi môi trường làm việc bắt đầu có sự thay đổi mạnh mẽ. Những yêu cầu mới của môi trường và điều kiện làm việc đòi hỏi một sự thay đổi về mặt cấu trúc và chương trình của giáo dục và đào tạo, một văn hóa học tập mới trong đó vấn đề tự học, học tập suốt đời … được đặt lên vị trí quan trọng. Cùng với sự thay đổi cách nhìn của việc dạy đối với việc học là sự thay đổi thuộc về bản chất của tâm lý, tư duy và lý thuyết học. Giờ đây ngoài nhiệm vụ truyền đạt các nội dung học tập, dạy học còn được hiểu như là việc tạo ra các điều kiện cần thiết giúp việc học tập được thành công. Sự thay đổi trong việc khách thể hóa quá trình dạy học đã làm xuất hiện những loại phần mềm dạy học mới. Các
phần mềm này trước hết hướng đến việc điều khiển quá trình học, sau đó còn giúp tạo ra những điều kiện thuận lợi cho học tập ở các môi trường trong và ngoài lớp (VD : giúp cho quá trình tự học, quá trình đào tạo liên tục, học tập suốt đời…). Ngày nay những hệ thống như vậy xuất hiện và tồn tại dưới hình thức các môi trường học tập, làm việc kỹ thuật số (Digital Learning enviroiment, working enviroiments), cổng học tập điện tử (Edu Portal), … nhằm tạo điều kiện cho giáo dục và đào tạo ảo (Virtual training).
Các giai đoạn 1926-1927 1954-1970 1980-nay Quá trình
khách thể hóa
Khách thể hóa tâm lý
học tập Khách thể hóa hoạt động dạy Khách thể hóa điều kiện học tập thích hợp Hình thức thực
hiện
Việc học được chương trình hóa
Giảng dạy được chương trình hóa
Giảng dạy với sự trợ giúp của máy tính
Giáo dục – đào tạo ảo
Hình thức thể hiện
Thiết bị dạy học Máy và các chương trình dạy học
Các hệ thống và chương trình dạy học, CBT
Môi trường học tập, sự chuẩn bị dạy học
Cơ sở lý thuyết Lý thuyết học thuộc về tâm lý hành vi
Lý thuyết điều khiển Khái niệm “sự thay thế”
Nguyên lý, lý luận dạy học
Khái niệm “sự thay thế”
Lý thuyết học thuộc về tâm lý tư duy
Khái niệm “sự tích hợp”
Các tác giả Pawlow, Pressey Skinner
Frank vKbube
Crowder Flechsig
Gagne, Klix, Piaget
Cấu trúc thể hiện
Cấu trúc tuyến tính Cấu trúc phân nhánh Cấu trúc Modul
Bảng 2.1: Các hệ thống dạy học qua sự thay đổi quá trình khách thể hóa [3]
Điều kiện hóa Điển hình Thao tác
Thiết bị kỹ thuật Cấu trúc dạy – học Loại hình phần mềm
Máy dạy học của Pressey
Máy dạy học BASEF 5000
Máy luyện tập Unitutor
Cấu trúc tuyến tính (cấu trúc bước)
Cấu trúc phân nhánh
Máy tính cá nhân hoặc phòng máy tính
Cấu trúc Modul
Mạng Internet \ Intranet Cấu trúc kế thừa
Bảng 2.2: Các hệ thống dạy – học (Cấu trúc dạy – học – Loại hình phần mềm) [3]
Trong quá trình phát triển của các hệ thống dạy - học thì sự ra đời của một loại hình phần mềm dạy học mới luôn bắt nguồn từ các loại hình phần mềm cũ. Chính vì thế mà chúng ta có khái niệm phần mềm thế hệ trước, phần mềm thế hệ sau. Sự phát triển kế tiếp nhau của các thế hệ phần mềm không có nghĩa là phần mềm thế hệ sau sẽ xóa bỏ phần mềm thế hệ trước. Ngày nay các
Chương trình (Điều khiển bên
ngoài)
VD: Các chương trình dạy học của hình thức
“Dạy học được chương trình hóa” và “Dạy học với sự trợ giúp của máy tính
Môi trường (Tự điều khiển)
VD: Các môi trường học tập điện tử trên cơ sở tâm lý tư duy và lý luận dạy học hành động
Tự sắp xếp &
tổ chức
VD: Learning Plattform phục vụ cho việc dạy và học trên mạng trong hệ thống giáo dục và đào tạo
“ảo” – Virtual Training Một bước của chương trình
dạy học
Các modun của môi trường học tập
Sắp xếp từ các Modul
Các phương tiện và modul có sẵn (trên Internet)
kiểu phần mềm khác nhau luôn tồn tại đồng thời hoặc trong một hình thức kết hợp.
Ví dụ: các chương trình dạy học (Teaching Programm) vẫn có thể tồn tại độc lập hoặc chúng có thể tham gia như một thành phần của môi trường học tập điện tử (Digital Learning Enviroiment), nhờ đó vừa đưa ra khả năng tự học, tự điều khiển của người học, vừa đưa ra cách học dựa trên một cách thức điều khiển có sẵn.
Qua tìm hiểu sơ lược về quá trình phát triển của các hệ thống dạy học chúng ta thấy rằng trong tương lai hình thức dạy – học từ xa qua mạng sẽ được áp dụng phổ biến trên phạm vi toàn cầu. Với hình thức này, người học sẽ được tiếp cận với nguồn tri thức khổng lồ, có thể học mọi nơi, mọi lúc, tùy theo nhu cầu và khả năng học tập của bản thân.
2.2 KHÁI NIỆM VỀ DẠY- HỌC TỪ XA QUA MẠNG 2.2.1 Định nghĩa
Cuộc cách mạng công nghệ thông tin & truyền thông từ nửa cuối của thế kỷ XX đã đem lại cho loài người những thành tựu to lớn và làm thay đổi căn bản bộ mặt của xã hội. Nhân loại đang bước vào thời đại của công nghệ thông tin, của nền văn minh trí tuệ trong nền kinh tế tri thức. Trong đó khẩu hiệu học tập suốt đời được coi như một điều hiển nhiên, một quy luật mà mọi người cần, và phải thực hiện. Bởi vì kho tri thức của nhân loại không ngừng tăng theo cấp số nhân, để lĩnh hội được khối lượng tri thức không lồ này thì thời gian học tập ở trường là chưa đủ. Mỗi chúng ta cần phải tự học, tự tìm cách bổ sung thêm kiến thức cho bản thân như vậy mới đáp ứng được yêu cầu công việc và sự phát triển nhanh của xã hội.
Theo B.Bruns, P.Gajewski, [1] đã nêu một số dự đoán về khuynh hướng phát triển của quá trình dạy – học:
Việc học có sự trợ giúp của công nghệ mới và tự học của từng cá nhân theo kiểu truyền thống phải được kết hợp với nhau.
Kiến thức được lưu giữ trên phạm vi toàn cầu và các hình thức học, hình thức giao tiếp, và phối hợp sẽ được hỗ trợ bởi các phương tiện điện tử (mạng, internet) và sẽ tích hợp trong quá trình giảng dạy tại cơ sở đào tạo cũng như ngay trong quá trình làm việc.
Về phương diện sư phạm, sẽ có một chuẩn cho một hệ thống với nhiều mức độ chủ động khác nhau của người học và người dạy trong quá trình dạy và học.
Việc dạy và học có sự trợ giúp của công nghệ mới sẽ được kết hợp một hệ thống quản lý thông tin nhằm hỗ trợ người học trong việc tìm kiếm thông tin và các kiến thức liên quan.
Phải xây dựng một môi trường dạy ảo mà nhiều đối tượng có thể tham gia cùng một lúc và thông qua đó họ có thể giao tiếp được với nhau.
Những tiên đoán trên của B.Bruns, P.Gajewski ngày nay đã được hiện thực hóa đó chính là dạy – học qua mạng.
Trong phạm vi đề tài dạy – học từ xa qua mạng được định nghĩa như sau:
Dạy – học từ xa qua mạng là một hình thức của dạy – học không giáp mặt, trong đó việc tổ chức, quản lý, thực hiện công việc dạy – học dựa trên công nghệ thông tin và truyền thông mà tiêu biểu của công nghệ này là việc sử dụng Web trên mạng Internet để dạy – học.
2.2.2 Các đặc điểm chung của dạy – học từ xa qua mạng
Dựa trên công nghệ thông tin và truyền thông, cụ thể hơn là công nghệ mạng, kĩ thuật đồ họa, kĩ thuật mô phỏng, công nghệ tính toán…
Hiệu quả của dạy - học từ xa qua mạng cao hơn so với cách học truyền thống do dạy học từ xa qua mạng có tính tương tác cao dựa trên multimedia,
tạo điều kiện cho người học trao đổi thông tin dễ dàng hơn, cũng như đưa ra nội dung học tập phù hợp với khả năng và sở thích của từng người.
2.2.3 Kiến trúc hệ thống dạy – học từ xa qua mạng
Hình 2.3 : Kiến trúc hệ thống dạy – học từ xa qua mạng [10]
Qua hình biểu diễn kiến trúc tổng thể của một hệ thống dạy – học từ xa qua mạng ta thấy:
Học tập sẽ dựa trên mạng Internet là chủ yếu, thông qua World Wide Web (WWW).
Hệ thống dạy – học từ xa qua mạng sẽ được tích hợp vào portal (cổng đào tạo) của trường học hoặc doanh nghiệp. Như vậy hệ thống dạy – học từ xa qua mạng sẽ phải tương tác tốt với các hệ thống khác trong trường học như hệ thống quản lý sinh viên, hệ thống quản lý giáo viên, lịch giảng dạy…
Một thành phần rất quan trọng của hệ thống chính là hệ thống quản lý học tập LMS (Learning Management System), gồm nhiều module khác nhau, giúp cho quá trình học tập trên mạng đuợc thuận tiện và dễ dàng phát huy