6. Cấu trúc nội dung luận văn
1.4 Ph−ơng pháp mô phỏng trên máy tính
1.4.1 Quá trình mô phỏng số trên máy tính
Các chuyên gia máy tính đã đưa ra quá trình này với nhiều bước khác nhau, nhưng ở đây ta chỉ nêu ra những bước chính (sơ đồ 1.4)
Sơ đồ 1.4: Quá trình mô phỏng số [12]
(1) Từ mục đích nghiên cứu ta thu thập các thông tin, dữ liệu cần thiết của đối tượng và các yếu tố tác động (môi trường), trên cơ sở đó xây dựng mô hình nguyên lý (phản ánh bản chất của đối tượng nghiên cứu).
(2) Xây dựng mô hình máy tính: tiến hành lập trình để xây dựng mô hình máy tính (là những chương trình chạy trên máy tính). Các chương trình này được viết bằng ngôn ngữ cấp cao thông dụng như Fortran, Pascal,
Đối tượng nghiên cứu
Mô hình nguyên lý
Mô hình trên máy tính
Kết quả Thử nghiệm
&
So sánh (1)
(2)
(3)
(4)
C++… hoặc các phần mềm chuyên dụng như GPSS/PC (General Purpose Simulation System có thể chạy trên máy tính PC), SIMPLE++
(Simulation Production Logistics Engineering Design) được viết bằng ngôn ngữ C++…
(3) Lập kế hoạch thực nghiệm (số lần thử nghiệm, thời gian mô phỏng), hiệu chỉnh kế hoạch thực nghiệm để đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu. Thử nghiệm mô phỏng: cho chương trình chạy để lấy ra kết quả (các kết quả thường có tính thống kê mang tính chất đánh giá theo xác suất). Kết quả có thể được biểu diễn dưới dạng số liệu hoặc đồ thị. Cần lưu ý rằng kết quả sẽ mang tính “đánh giá” chính xác nếu bước tính tăng lên đủ lớn.
(4) Sau khi cài đặt chương trình, chạy thử xem mô hình có phản ánh đúng các đặc tính của đối tượng hay không. Nếu cần, phải sửa chữa các lỗi về lập trình. Sau khi chạy thử, nếu mô hình trên máy tính không đạt yêu cầu phải xây dựng lại mô hình nguyên lý.
Trong thực tế, người ta đã phát triển nhiều phần mềm mô phỏng chuyên dụng (ngôn ngữ mô phỏng) gồm nhiều khối chuẩn (chẳng hạn, ngôn ngữ GPSS có trên 60 khối chuẩn, có các khối để biểu diễn quá trình, các hình ảnh mô phỏng chuyển động theo quá trình mô phỏng, rất thuận tiện cho việc theo dõi quá trình mô phỏng). Người sử dụng chỉ cần nạp các thông số cần thiết, nối các khối theo một logic định trước, cho mô hình chạy trong thời gian cần nghiên cứu và nhận kết quả.
Ưu điểm của ngôn ngữ mô phỏng là: thời gian xây dựng mô hình ngắn, dễ bổ sung sửa chữa sai sót, các kết quả được xử lý tốt, thuận tiện cho việc sử dụng. Tuy nhiên, việc sử dụng các ngôn ngữ cao cấp hoặc phần mềm chuyên dụng này vào việc dạy học gặp nhiều khó khăn do việc lập trình mô phỏng phức tạp, đòi hỏi giáo viên có trình độ cao, sử dụng thành thạo phần mềm, tốn
thời gian công sức. Mặt khác, các phần mềm chuyên dụng thường có dung lượng lớn ví dụ như phần mềm Media Studio Pro 6.0 là công cụ xây dựng hoạt hình cao cấp chiếm tới 109 Mb đòi hỏi máy tính có cấu hình cao, dung lượng bộ nhớ lớn.
Như trên đã phân tích, PPMP có nhiều tác dụng trong các lĩnh vực khác nhau, tuy nhiên khi sử dụng phương pháp này cần chú ý đến một số hạn chế như tính gần đúng, tính tạm thời…
1. 4.2 Các yêu cầu đối với mô hình (nội dung mô phỏng) xây dựng trên máy tính
Vì đối tượng sử dụng các nội dung mô phỏng này là học sinh, sinh viên, và giáo viên, do đó để phát huy hiệu quả dạy –học, khi thiết kế cần đảm bảo các yêu cầu sau:
Tính khoa học:
Mô hình (nội dung mô phỏng) phải cho kết quả chính xác với mục đích mô phỏng, nêu bật bản chất của vấn đề.
Các hình vẽ phải chính xác, văn phong trình bày rõ ràng, cô đọng, dễ hiểu.
Tính hiệu quả:
Mô hình phải dễ hiểu, dễ dùng, tốt nhất là sử dụng các phần mềm thông dụng để xây dựng nội dung mô phỏng, như vậy người học khi download các nội dung này về máy của mình có thể chạy tập tin mô phỏng ngay mà không cần phải cài đặt thêm các phần mềm hỗ trợ.
Hướng dẫn chi tiết về cách thực thi các tập tin mô phỏng trong trường hợp tập tin mô phỏng được xây dựng bằng các phần mềm chuyên dụng
Cho phép người sử dụng có thể dễ dàng thay đổi, chỉnh sửa các thông số của mô hình.
Tính sư phạm:
Nội dung mô phỏng có tính hấp dẫn, sinh động, phù hợp với tâm lý người học, kỹ thuật phối màu, mức độ sử dụng âm thanh, tốc độ chuyển động...
Nội dung mô phỏng có tính trực quan cao: Nội dung trình bày trên màn hình phải rõ ràng, vừa đủ. Có thể hiển thị lặp lại nhiều lần những nội dung chính, bản chất để người học quan sát, hiểu bài sâu sắc hơn.
Tạo khả năng giao tiếp người – máy thông qua các thiết bị như bàn phím, chuột, các biểu tượng, bảng chọn...
Kịch bản cho nội dung mô phỏng được xây dựng theo chiều hướng phát triển tư duy.
Tính thầm mỹ
Cần chọn lọc màu sắc, hình vẽ hài hòa, kích thước phù hợp đảm bảo cho người học dễ quan sát. Bố trí không gian màn hình thích hợp, duy trì hứng thú học tập của học sinh.
Tính kinh tế
Nội dung mô phỏng được xây dựng sao cho có thể chạy được trên các phần mềm thông dụng, giá thành hạ