BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

KIỀU THỊ LIÊN

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS THIẾT KẾ
CÁC CHI TIẾT 3D TRONG GIẢNG DẠY
MÔN HỌC VẼ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT
CHUYÊN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. LÊ TRUNG DŨNG

Hà Nội – Năm 2011


LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Kiều Thị Liên
Sinh ngày: 08/10/1982
Nghề nghiệp: Giáo viên
Hiện công tác tại trường Trung cấp nghề cơ khí I Hà Nội
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. Các hình vẽ thiết kế và quá trình soạn giáo
án điện tử nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai thực hiện trong các
công trình nào khác.

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan trên đây.
Hà nội, ngày

tháng

năm 2011

Tác giả

Kiều Thị Liên

1


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành:
Thầy hướng dẫn: PGS. TS Lê Trung Dũng đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác
giả hoàn thành luận văn này.
Khoa Sư phạm kỹ thuật, Viện đào tạo sau đại học, tập thể các thầy cô giáo
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập, nghiên
cứu luận văn của tác giả được hoàn thành đúng thời hạn.
Gia đình và toàn thể anh em, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm, động viên,
giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Hà nội, ngày

tháng

năm 2011

Tác giả


Kiều Thị Liên

2


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan............................................................................................................... 01
Lời cảm ơn .................................................................................................................. 02
Mục lục ....................................................................................................................... 03
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ...................................................................... 06
Danh mục các bảng .................................................................................................... 07
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ..................................................................................... 08
MỞ ĐẦU..................................................................................................................... 11
Chương 1- TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.Cơ sở khoa học về lý luận và phương pháp dạy học.......................................... 13
1.1.1. Công nghệ dạy học hiện đại ........................................................................ 13
1.1.2. Phương pháp dạy học chuyên nghành kỹ thuật .......................................... 15
1.1.2.1. Phương pháp dạy học trực quan............................................................ 15
1.1.2.2. Tổng quan về phương pháp mô phỏng. ................................................ 16
1.2. Tổng quan về công nghệ CAD/CAM ................................................................ 21
1.2.1. Giới thiệu về CAD/CAM ............................................................................ 21
1.2.2. Đối tượng phục vụ của CAD/CAM ......................................................................22
1.2.3. Ứng dụng và phát triển công nghệ CAD/ CAM tại Việt Nam.................... 23
1.2.4. Tổng quan về Solidworks ............................................................................ 26
1.3. Cơ sở lý luận của việc ứng dụng phần mềm Solidworks thiết kế các chi tiết
trong giảng dạy môn học Vẽ kỹ thuật Tại trường trung cấp nghề Cơ Khí I
Hà Nội .................................................................................................................. 27
1.3.1 Sơ lược quá trình hình thành và phát triển trường trung cấp nghề Cơ khí

I Hà Nội......................................................................................................... 27
1.3.2. Chương trình khung môn học Vẽ kỹ thuật cơ khí....................................... 28
1.3.3. Nhiệm vụ môn học Vẽ kỹ thuật .................................................................. 34
1.3.4. Đặc điểm môn học Vẽ Kỹ thuật.................................................................. 35
1.3.5. Thực trạng dạy học môn học Vẽ kỹ thuật.................................................. 36
3


1.3.6. Hiệu quả ứng dụng phần mềm Solidworks thiết kế các chi tiết 3D trong
giảng dạy môn học Vẽ kỹ thuật ................................................................ 37
1.3.6.1.Kích thích hứng thú học tập của học sinh, sinh viên .............................. 37
1.3.6.2. Phát triển tư duy kỹ thuật....................................................................... 37
1.3.6.3. Giúp học sinh, Sinh viên học theo nhịp độ bản thân ............................. 37
Chương 2 - ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS THIẾT KẾ CỤM CHI
TIẾT TAY QUAY TA RÔ
2.1. Các bước khởi động phần mềm Solidworks .................................................... 39
2.2. Giao diện của Solidworks.................................................................................. 40
2.3. Khái niệm về mặt phẳng vẽ phác ..................................................................... 41
2.4. Thiết kế thân Tay quay Ta rô ............................................................................ 43
2.5. Thiết kế Tấm kẹp động...................................................................................... 54
2.6. Thiết kế tay nắm ................................................................................................ 56
2.7. Thiết kế Trục xiết .............................................................................................. 57
2.8. Vẽ chốt Φ3......................................................................................................... 58
2.9. Bản vẽ lắp cụm chi tiết Tay quay ta rô ........................................................... 58
2.10. Quy trình tháo cụm chi tiết Tay quay Ta rô .................................................... 60
2.11. Quy trình lắp cụm chi tiết Tay quay Ta rô ...................................................... 61
Chương 3 - THIẾT KẾ MINH HỌA BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ MÔN HỌC VẼ
KỸ THUẬT CHO CHUYÊN NGHÀNH CẮT GỌT KIM LOẠI
TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ CƠ KHÍ I HÀ NỘI
3.1. Khái niệm bài giảng điện tử ............................................................................. 63

3.2. Các bước thiết kế xây dựng bài giảng điển tử................................................... 63
3.2.1 Xác định mục tiêu của bài học ................................................................... 63
3.2.2 Lựa chọn kiến thức cơ bản và trọng tâm của bài học................................. 64
3.2.3 Hình thành ý tưởng..................................................................................... 64
3.2.4 Sử dụng các chương trình công cụ để thiết kế bài giảng điện tử ............... 64
3.2.5 Lưu đồ tiến trình bài học ............................................................................ 66

4


3.2.6 Thể hiện bài dạy thành chương trình chạy thử, sửa chữa hoàn chỉnh bài dạy .....66
3.2.7 Chạy thử, sửa chữa hoàn chỉnh bài dạy....................................................................66
3.3.Tác dụng của bài giảng điện tử .............................................................................................67
3.4. Các tiêu chí đánh giá bài giảng điện tử ................................................................................67
3.5. Xây dựng minh hoạ bài giảng điện tử môn Vẽ kĩ thuật tại Trường Trung cấp
nghề Cơ khí I Hà Nội ........................................................................................... 68
3.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................................................. 78
3.6.1. Đánh giá định tính.......................................................................................... 78
3.6.2. Đánh giá định lượng....................................................................................... 78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 81
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................ 82
PHỤ LỤC................................................................................................................ 83

5


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
-

CAD:


Computer Aided Design

-

CAM:

Computer Aided Manufacturing

-

CAE:

Computer Aided Engineering

-

CIM:

Computer Intergrated Manufacturing

-

NC:

Numerical Control

-

CNC:


Computer Numerical Control

-

QTDH:

Quá trình dạy học

-

CNDH:

Công nghệ dạy học

-

CNTT:

Công nghệ thông tin

-

NCKH:

Nghiên cứu khoa học

-

KHKT:


Khoa học kỹ thuật

-

KTCN:

Kỹ thuật công nghiệp

-

PPMP:

Phương pháp mô phỏng

-

BGĐT:

Bài giảng điện tử

6


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1: Đánh giá hiệu quả sử dụng mô phỏng các chi tiết 3D trong bộ môn
Vẽ kỹ thuật trong bài giảng.
Bảng 3.2. Đánh giá hiệu quả sử dụng phương pháp dạy học môn Vẽ kỹ thuật(HS)
Bảng 3.3. Đánh giá hiệu quả sử dụng phương pháp dạy học môn Vẽ kỹ thuậ(GV)


7


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Sơ đồ phân loại mô hình [5]
Hình 1.2: Cấu trúc của phương pháp mô phỏng[5]
Hình 2.1: Giao diện làm việc của máy tính
Hình 2.2: Giao diện làm việc của solidworks
Hình 2.3: Hộp thoại New Solidworks Document
Hình 2.4: Giao diện làm việc của Solidworks
Hình 2.5: Các mặt phẳng vẽ phác
Hình 2.6: Thanh công cụ Sketch
Hình 2.7a: Gọi một số lệnh trên Contex Menu
Hình 2.7b: Gọi một số lệnh trên Menu Tools
Hình 2.8: Hộp thoại Cirde
Hình 2.9: Vẽ phác Thân tay quay
Hình 2.10a.Hộp thoại Modify
Hình 2.10b: Sau khi gán kích thước
Hình 2.11a: Hộp thoại Trim
Hình 2.11b: Sau khi Trim
Hình 2.12a: Hộp thoại Extrude
Hình 2.12b: Sau khi Extrude
Hình 2.13: Vẽ phác hốc trong
Hình 2.14: Gán kích thước hốc trong
Hình 15a: Hộp thoại Cut Extrude
Hình 2.16: Trụ ngoài được tạo bằng Extrude
Hình 2.17: Tạo lỗ trong
Hình 2.18a: Hộp thoại Chamfer
Hình 2.18b. Sauk hi Chamfer
Hình2.15b: Sau khi Cut Extrude

Hình 2.15: Đặc tính cơ sở được tạo bằng Extrude

8


Hình 2.19a: Hộp thoại Heli/Spiral
Hình 2.19b: Tạo vòng xoắn
Hình 2.20: Gán tam giác theo đường dẫn xoắn
Hình 2.21a: Hộp thoại Cut – Sweep
Hình 2.21b: Tạo ren trong
Hình 2.22a: Chọn mặt vẽ phác
Hình 2.22b: Sau khi Extrude
Hình 2.23: Tạo lỗ trong
Hình 2.24: Tạo lỗ bậc
Hình 2.25: Tạo ren trong
Hình 2.26a: Hộp thoại Fillet
Hình 2.26b:Sau khi Fillet
Hình 2.27: Thân tay quay ta rô
Hình 2.28: Vẽ phác tấm kẹp động
Hình 2.29: Gán kích thước tấm kẹp động
Hình 2.30: Sau khi Extrude
Hình 2.31: Vẽ phác hốc trong
Hình 2.32: Tấm kẹp động
Hình 2.33. Tay nắm
Hình 2.34a: Vẽ phác trục xiết
Hình 2.34b. Hộp thoại Cut- Revolve
Hình 2.35: Trục xiết
Hình 2.36: Chốt Φ3
Hình 2.37: Chèn các chi tiết sang bản vẽ lắp
Hình2.38: Gán các bề mặt

Hình 2.39: Lắp ghép thân và tấm kẹp động
Hình 2.40: Lắp ghép thân và trục xiết
Hình 2.41: Lắp ghép thân, tấm kẹp động và trục xiết
Hình 2.42: Lắp ghép cụm chi tiết Tay quay tarô
9


Hình 2.43: Vẽ tách các chi tiết
Hình 2.44: Mô phỏng quá trình lắp ghép
Hình 3.1: Các bước thiết kế bài giảng điện tử
Hình 3.2. Trang giáo án điều kiện tiên quyết
Hình 3.3. Trang giáo án mục tiêu
Hình 3.4. Trang giáo án nội dung bản vẽ lắp
Hình 3.5. Trang giáo án bản vẽ lắp “Tay quay ta rô”
Hình 3.6. Trang giáo án kích thước lắp đặt
Hình 3.7. Trang giáo án kích thước giới hạn
Hình 3.8. Các quy ước về bản vẽ lắp
Hình 3.9. Trang giáo án minh họa quy ước vát mép
Hình 3.10. Trang giáo án phân tích các chi tiết
Hình 3.11. Mô phỏng tháo cụm chi tiết “Tay quay ta rô ”
Hình 3.12. Mô phỏng lắp cụm chi tiết “Tay quay ta rô ”
Hình 3.13. Mô phỏng nguyên lý làm việc “Tay quay ta rô” khi kẹp chặt chi tiết
Hình 3.14. Mô phỏng nguyên lý làm việc “Tay quay ta rô” khi tháo chi tiết
Hình 3.15. Trang giáo án vẽ tách chi tiết
Hình 3.16. Mô phỏng 3D chi tiết “Tấm kẹp động”
Hình 3.17. Trang giáo án câu hỏi ôn tập
Hình 3.18. Trang giáo án bài tập về nhà
Hình 3.19. Trang giáo án tài liệu tham khảo

10



MỞ ĐẦU
Trong những năm qua, nền kinh tế nước ta đã đạt được tốc độ tăng trưởng cao,
cơ cấu kinh tế có bước chuyển dịch mạnh mẽ theo hướng công nghiệp hóa. Quá
trình Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa và hội nhập kinh tế quốc tế ở nước ta yêu cầu
phải đáp ứng đủ số lượng lao động kỹ thuật chất lượng cao cho các ngành kinh tế,
nhất là các nghành công nghiệp mũi nhọn, công nghệ cao: tin học, tự động hóa,
điện, cơ điện tử , chế biến xuất khẩu v.v… Và đòi hỏi lao động phải được qua đào
tạo các nghành trên có như vậy các doanh nghiệp mới đủ sức cạnh tranh trên thị
trường trong nước và quốc tế.
Để đáp ứng được yêu cầu đó, hệ thống đào tạo kỹ thuật thực hành phải thường
xuyên được bổ sung, cập nhập hoàn thiện các chương trình dạy nghề hoặc xây dựng
các chương trình dạy nghề mới, đổi mới sâu sắc và toàn diện, nâng cao chất lượng
đội ngũ giáo viên, cán bộ quản lý. Đầu tư, đổi mới trang thiết bị giảng dạy, đặc biệt
chú trọng đổi mới phương pháp đào tạo, khai thác các thiết bị kỹ thuật các phương
tiện kỹ thuật đào tạo.
Ngày nay với sự phát triển của công nghệ thông tin cùng với những lợi ích mà
các ứng dụng của nó mang lại đã làm thay đổi hẳn diện mạo xã hội nước ta. Đặc
biệt việc áp dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong giáo dục và đào tạo đã
làm cho hệ thống giáo dục Việt Nam có những bước phát triển nhảy vọt so với các
nước trong khu vực. Tuy vậy, việc ứng dụng công nghệ thông tin của nước ta so
với các nước trên thế giới còn nhiều hạn chế. Vì vậy việc đổi mới phương pháp dạy
học và ứng dụng công nghệ thông tin vào việc đổi mới phương pháp dạy học là việc
làm cần thiết và quan trọng của ngành giáo dục trong giai đoạn hiện nay.
1. Tên đề tài:“Ứng dụng phần mềm Solidworks thiết kế các chi tiết 3D trong giảng
dạy môn học Vẽ kỹ thuật”.
2. Lý do chọn đề tài:
Trong quá trình đổi mới phương pháp giảng dạy đòi hỏi người giáo viên lựa chọn
phương tiện, phương pháp giảng dạy sao cho phù hợp với từng đối tượng học sinh khác

nhau. Các môn học có tính trừu tượng, phức tạp rất khó chỉ diễn tả bằng lời nói như môn
vẽ kỹ thuật…Thì việc mô phỏng các hình không gian rất cần thiết trong giờ học. Giúp

11


học sinh dễ nhận biết các đối tượng, tạo hứng thú trong quá trình học, nâng cao hiệu quả
trong giờ học. Từ thực trạng đó và được sự hướng dẫn của PGS.TS. Lê Trung Dũng
học viên lựa chọn đề tài luận văn thạc sĩ: “Ứng dụng phần mềm Solidworks thiết kế các
chi tiết 3D trong giảng dạy môn học Vẽ kỹ thuật”.
3. Mục đích :
Nghiên cứu tính năng của phần mềm Solidworks trên cơ sở đó thiết kế các bài
giảng cho môn học Vẽ kỹ thuật. Góp phần nâng cao hiệu quả trong giờ học.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
• Đối tượng nghiên cứu: phần mềm Solidworks và bộ môn Vẽ kỹ thuật chuyên
ngành cắt gọt kim loại
• Phạm vi nghiên cứu: đề tài tập trung nghiên cứu ứng dụng phần mềm
Solidworks tử đó thiết kế bài giảng điện tử của bộ môn Vẽ kỹ thuật chuyên
nghành cắt gọt kim loại tại trường Trung cấp nghề Cơ khí I Hà Nội.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
Ý nghĩa khoa học: Với đề tài này góp phần vào đổi mới phương pháp giảng dạy
và nâng cao chất lượng trong giờ học. Đặc biệt là các môn học mang tính trừu
tượng như môn học Vẽ kỹ thuật.
Áp dụng ngay vào quá trình đào tạo nghề Cơ khí (Chuyên ngành cắt gọt kim
loại) tại trường Trung cấp nghề Cơ khí I Hà nội.
6. Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp thu thập thông tin: nghiên cứu lý thuyết (nghiên cứu cơ sở lý luận,
tổng hợp phân tích tài liệu có liên quan về phương pháp sư phạm dạy học trực quan,
mô phỏng, bài giảng điện tử ).
Nghiên cứu phần mềm thông qua trợ giúp trực tuyến của các phần mềm trên

trang Web www.Solidworks.com và các tài liệu bằng tiếng việt của các tác giả
được bán trên thị trường.
Phương pháp thực hành: nghiên cứu thực nghiệm (quan sát, xây dựng chương
trình, bài giảng minh họa).

12


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
1.1.1. Công nghệ dạy học hiện đại
1.1.1.1. Công nghệ
Theo GS.TS. Nguyễn Xuân Lạc, khái niệm công nghệ dạy học được định
nghĩa như sau:
“Công nghệ là hệ thống những phương tiện, phương pháp và kỹ năng nhằm lợi
dụng quy luật khách quan để tác động vào một đối tượng nào đó, đạt một thành quả
xác định cho con người”[5].
1.1.1.2. Công nghệ dạy học
Công nghệ dạy học nói riêng, công nghệ giáo dục và đào tạo nói chung có
nhiều định nghĩa khác nhau:
“Công nghệ đào tạo là quá trình sử dụng vào giáo dục và dạy học các phương
tiện kỹ thuật và các phương tiện hỗ trợ, nhằm nâng cao chất lượng học tập của học
sinh”[4].
“Công nghệ giáo dục là khoa học về giáo dục, nó xác lập nguyên tắc hợp lý
của công tác dạy học và những điều kiện thuận lợi nhất để tiến hành quá trình đào
tạo, cũng như xác lập các phương pháp và phương tiện có kết quả nhất để đạt được
mục đích đào tạo…”[1].
Công nghệ dạy học có thể được xem như một quá trình công nghệ đặc biệt,
một quá trình sản xuất những sản phẩm cao cấp, tinh vi nhất (con người). HS không

còn là đối tượng thụ động của quá trình tác động của giáo viên mà họ vừa là khách
thể, vừa là chủ thể của quá trình dạy học
1.1.1.3. Bản chất của công nghệ dạy học hiện đại
Bản chất của công nghệ dạy học hiện đại là sự kết hợp của thành tựu của khoa
học giáo dục (giáo dục học, kinh tế học…) và thành tựu của các khoa học liên quan
(sinh học, tin học…) để tổ chức khoa học quá trình dạy học gồm: đầu ra (mục tiêu),
đầu vào (học sinh), điều kiện, phương tiện dạy học, nội dung đào tạo, hệ thống
13


phương pháp và tiêu chuẩn đánh giá nhằm đạt mục đích đào tạo với chi phí tối ưu
1.1.1.4 Đặc điểm của công nghệ dạy học hiện đại
Tính hiện đại: thường xuyên áp dụng vào thực tiễn dạy học những đổi mới về
giáo dục một cách có căn cứ khoa học và được kiểm tra bằng thực nghiệm.
Tối ưu hoá: chi phí thấp nhất về thời gian, tiền của, sức lực nhưng đạt kết quả
cao nhất trong quá trình đào tạo.
Tính lặp lại kết quả: cùng một quá trình đào tạo phải đạt được những kết quả
mong muốn gần giống nhau.
Tính khoa học: vận dụng các tri thức khoa học vào giải quyết các vấn đề thực
tiễn đào tạo.
Tính khách quan: có các tiêu chí đánh giá kết quả học tập rõ ràng để việc đánh
giá được khách quan, kịp thời về định lượng và định tính.
Tính phương tiện: sử dụng phương tiện truyền thông và đồ dùng dạy học.
Tính tích hợp: sử dụng thành tựu của nhiều khoa học vào việc đào tạo.
Hệ thống hoá: chương trình hoá hoạt động từ lúc thăm dò nhu cầu xã hội,
tuyển sinh, học tập đều được tiến hành theo những quy trình nhất định.
1.1.1.5. Tác dụng của công nghệ dạy học
Ưu điểm:
- Nâng cao năng suất và hiệu quả của dạy học.
- Cho phép cá thể hóa giáo dục: người học có thể mọi lúc mọi nơi

- Tăng cường sự bình đẳng trong giáo dục.
- Góp phần làm phong phú và hoàn thiện hơn cơ sở khoa học của dạy học, tạo
cho nó những nền tảng khoa học vững chắc.
Nhược điểm:
- Phụ thuộc vào điều kiện cơ sở vật chất và con người.
- Chỉ áp dụng được cho một số môn học cụ thể..
1.1.1.6.Một số điểm lưu ý về công nghệ dạy học hiện đại:
Theo GS-TS Nguyễn Xuân Lạc, một công nghệ dạy học chỉ có tác dụng tốt khi
được sử dụng trong những điều kiện hoàn toàn xác định, theo quan điểm công nghệ
và quan điểm hệ thống [5].
14


• Theo quan điểm công nghệ
- Phải có phương tiện (máy tính, máy chiếu…) thích hợp và điều kiện vận
hành tương ứng.
- Người dạy có tay nghề (phương pháp và kỹ năng về tin học, về ngoại ngữ
và chuyên môn giảng dạy…) đủ để làm chủ được quá trình dạy học, như ứng dụng
các linh hoạt trong các tình huống đột xuất: trục trặc kỹ thuật, thiếu hoặc thừa thời
gian so với dự kiến trong giáo án…
- Người học phải có học liệu thích hợp và biết ứng xử ngang tầm với những
thuận lợi do công nghệ hiện đại mang lại.
• Theo quan điểm hệ thống
Công nghệ dạy học hiện đại là một hệ thống con trong hệ thống công nghệ
dạy học nói chung, vì thế phải được sử dụng trong mối tương quan với công nghệ
dạy học truyền thống, theo phương châm đúng lúc, đúng chỗ và đúng độ, để đảm
bảo cho việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học không chỉ khả thi mà còn hiệu quả.
1.1.2. Phương pháp dạy học chuyên ngành kỹ thuật ( phương pháp dạy học
trực quan, phương pháp mô phỏng)
1.1.2.1. Phương pháp dạy học trực quan

a. Khái niệm:
Khái niệm về phương pháp dạy học trực quan được nhiều chuyên gia và tổ
chức quốc tế quan tâm. Theo TS. Lê Thanh Nhu khái niệm phương pháp dạy học
trực quan được định nghĩa như sau:
“Phương pháp dạy học trực quan là phương pháp dạy học trong đó sử dụng
những phương tiện trực quan, những phương tiện kỹ thuật, nhằm giúp học sinh trực
tiếp cảm giác tri giác tài liệu mới. Trên cơ sở đó nắm được các thuộc tính đối tượng
kỹ thuật” [6].
b. Yêu cầu đối với phương tiện trực quan khi sử dụng.
-

Phù hợp với mục tiêu dạy học

-

Phù hợp với khả năng nhận thức của học sinh

-

Phản ánh đúng bản chất kỹ thuật của vật thật
15


-

Đảm bảo cả lớp quan sát được

-

Thuận tiện khi sử dụng: sử dụng đúng lúc, đúng chỗ, đúng độ


-

Đảm bảo tính kỹ thuật, mỹ thuật, sư phạm, kinh tế.

c. Cơ sở khoa học của phương pháp trình bày trực quan
+ Cơ sở triết học:
Lý luận về nhận thức coi thực tiễn là cơ sở, là động lực, là mục đích đồng thời
là tiêu chuẩn để kiểm tra kiến thức như Lênin đã chỉ rõ: “từ trực quan sinh động đến
tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn, đó là con đường nhận thức
chân lý. Nhận thức thực tại khách quan”. Vậy trực quan là xuất phát điểm của nhận
thức.
+ Cơ sở tâm lý học:
Theo thuyết nhận thức duy vật biện chứng, quá trình nhận thức gồm ba giai
đoạn kế tiếp nhau:
- Nhận thức cảm tính.
- Nhận thức lý tính.
- Tái sinh cái cụ thể trong tư duy.
Trong dạy học, việc sử dụng phương tiện trực quan chính là tạo ra quá trình
nhận thức cảm tính. Từ đó giúp học sinh quan sát và thu nhận thông tin về những
mặt, những thuộc tính, những mối liên hệ của vật thực.
1.1.2.2. Tổng quan về phương pháp mô phỏng.
1.1.2.2.1. Khái niệm
a. Mô phỏng (Simulation)
Có nhiều quan điểm xung quanh khái niệm mô phỏng: theo từ điển tiếng
việt mô phỏng là phỏng theo. Một cách tổng quát (có thể hiểu theo nghĩa thuật
ngữ) mô phỏng là thực nghiệm quan sát được và điều khiển trên mô hình của đối
tượng khảo sát.
Phương pháp mô phỏng trong dạy học là phương pháp nhận thức thế giới thực
thông qua nghiên cứu mô hình mà ta quan tâm [6].

b. Mô hình( Model)
16


Theo từ điển tiếng việt mô hình là vật cùng hình dạng nhưng được thu nhỏ mô
phỏng cấu tạo và hoạt động của một vật khác để trình bày và nghiên cứu.
Có hai loại mô hình: Mô hình thực thể và mô hình khái niệm.
* Mô hình thực thể (Substantial model).
Mô hình thực thể là những mô hình vật chất hoặc vật chất hóa được.Ví dụ như
mô hình động cơ đốt trong, mô hình dao động ...Nói chung các mô hình này hay
được dùng trong quá trình thực nghiệm.
Dựa trên tiêu chuẩn cùng chất, giống về chất khác nhau giữa nguyên hình và
mô hình thực thể chia làm 3 loại: mô hình trích mẫu, mô hình đồng dạng và mô
hình tương tự.

Hình 1.1 Sơ đồ phân loại mô hình
+ Mô hình trích mẫu: (Samplingmodel)
Từ tổng thể nghiên cứu (nguyên hình) người ta chọn ra một số phần tử (gọi là
tập mẫu hay mô hình trích mẫu), qua phân tích tập mẫu người ta suy ra các kết luận
về tổng thể nghiên cứu.. Mô hình trích mẫu cùng chất với nguyên hình.
+ Mô hình tương tự:
17


Hai thực thể khác nhau về bản chất vật lý đựơc gọi là tương tự khi trạng thái
của chúng được mô tả cùng một hệ phương trình vi phân với cùng một điều kiện
đơn trị.
Mô hình tương tự là một thực thể có những thông số vật lý khác tên với
nguyên hình ( tức khác chất với nguyên hình) và được xác định theo lý thuyết
tương tự.

+ Mô hình đồng dạng (Similar model)
Hai thực thể được gọi là đồng dạng khi các đại lượng vật lý cùng tên của
chúng tỷ lệ với nhau:
• Nếu kích thước tương ứng của chúng tỉ lệ nhau, ta có đồng dạng hình học.
• Nếu các vận tốc tương ứng của chúng tỉ lệ nhau, ta có đồng dạng động hình
học.
• Nếu các lực tương ứng tác động lên chúng tỉ lệ nhau, ta có đồng dạng động
lực học.
- Mô hình đồng dạng hình học:
Mô hình đồng dạng hình học là hình ảnh của đối tượng tại thời điểm quan sát.
Chúng ta nhận thức đựơc thế giới xung quanh cơ bản nhờ thị giác, mà trực giác hình
học có quan hệ chặt chẽ với thị giác. Vì vậy mô hình hình học (mô tả trạng thái
tĩnh) đựơc dùng rất phổ biến trong dạy học.Ví dụ: các bản vẽ kỹ thụât...
- Mô hình động hình học:
Mô hình động hình học là mô hình trạng thái động của nguyên hình.Ví dụ:
Môhình học mô tả chuyển động của cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền.
- Mô hình động lực học:
Mô hình động lực học thường được sử dụng trong việc nghiên cứu sự biến đổi
trạng thái của một đối tượng khác của môi trường.Ví dụ : mô hình thử nghiệm sức
cản của gió đối với ô tô trong ống thổi ở phòng thí nghiệm.
* Mô hình khái niệm (Conceptual model)
Mô hình khái khái niệm khác mô hình thực thể ở chỗ đây là mô hình có tính
chất hình thức, trừu tượng. Trong các ngành khoa học kỹ thuật, mô hình toán học
18


(Mathematical model) là điển hình của loại mô hình này. Mô hình toán học dùng
ngôn ngữ toán học để mô tả đối tượng. Việc nghiên cứu mô hình toán học
thường dựa trên cơ sở vận dụng các lý thuyết toán học hiện đại kết hợp công
nghệ thông tin.

Phân loại mô hình toán học
+ Mô hình hệ thức
Mô hình hệ thức dùng hệ thức để mô tả trạng thái của đối tượng nghiên cứu.
+ Mô hình cấu trúc :
Mô hình cấu trúc dùng cấu trúc toán học để mô tả cấu trúc và trạng thái bên
trong của nguyên hình. Một tập hợp nào đó được trang bị một cấu trúc toán học là
tập hợp trên đó đã cho một hoặc nhiều quan hệ, một hoặc nhiều luật hợp thành trong
hay ngoài. Một hoặc nhiều topo với những tính chất cơ bản cho trước phát biểu
trong những mệnh đề gọi là tiên đề của cấu trúc..[12].
1.1.2.2.2 Cấu trúc của phương pháp mô phỏng.
Phương pháp mô phỏng được tiến hành theo ba bước:

Hình 1.2 Cấu trúc của phương pháp mô phỏng
(1) Mô hình hoá: từ mục đích nghiên cứu, cần xác định, lựa chọn một số tính
chất và mối quan hệ chính của đối tượng nghiên cứu đồng thời trừu xuất những tính
chất và mối quan hệ thứ yếu để xây dựng mô hình.
(2) Nghiên cứu mô hình (tính toán, thực nghiệm..) để rút ra những hệ quả lý
thuyết, kết luận về đối tượng nghiên cứu.
(3) Từ kết quả thu được trên mô hình suy ra các kết quả thực tiễn.[6].
Do đó, các yếu tố cấu trúc của PPMP gồm: đối tượng cần nghiên cứu, mô
hình, kết quả nghiên cứu mô hình.

19


Để việc mô hình hoá đạt hiệu quả, cần lưu ý một số nguyên tắc khi xây dựng
mô hình:
- Đơn giản : mô hình chỉ tương tự với đối tượng nghiên cứu ở một số mặt
nào đấy nhằm phục vụ cho một mục đích chứ không phải nhiều mục đích.Vậy khi
mô hình hoá ta phải thực hiện các thao tác trừu tượng hoá, khái quát hoá, những

thao tác này dẫn đến một sự đơn giản hoá để lược bỏ bớt những chi tiết không cần.
- Mô hình thay thế hợp thức đối tượng nghiên cứu: có thể chuyển các kết quả
nhận được khi nghiên cứu mô hình sang đối tượng nghiên cứu.
- Trực quan: nguyên tắc này dễ thấy đối với mô hình thực. Đối với mô hình
khái niệm tính trực quan thể hiện ở chỗ có thể quan sát kết quả và làm thực nghiệm
thay đổi tham số trên mô hình.
1.1.2.3. Vận dụng PPMP vào dạy học môn kỹ thuật
Theo TS. Lê Thanh Nhu viết: phối hợp phương pháp mô phỏng với các
phương pháp dạy học tích cực [6]:
Không có phương pháp dạy học nào là vạn năng để một giờ học đạt chất
lượng tốt giáo viên cần phối hợp các phương pháp dạy học một cách hợp lý. Dùng
PPMP để triển khai các phương pháp dạy học tích cực (angorit hoá và giải quyết
vấn đề) nhằm tạo thành một phân hệ phương pháp dạy học chuyên biệt hoá trong đó
PPMP trên máy tính giữ vai trò nòng cốt, liên kết các phương pháp thành một thể
tích hợp nhằm phát huy tốt nhất các ưu điểm của các phương pháp này, thực hiện có
kết quả mục đích dạy học KTCN.
- Phương pháp mô phỏng kết hợp với phương pháp angorit hoá.
Sử dụng hình vẽ mô phỏng trên máy tính kết hợp phương pháp dạy học
angorit giúp học sinh nắm vững khái niệm về đối tượng nghiên cứu, trên cơ sở đó
vận dụng các thao tác trí tuệ để so sánh, phân tích, khái quát hoá thành lời giải tổng
quát cho các bài toán cùng loại.
Vai trò của phương pháp mô phỏng khi vận dụng angorit vào dạy học không
chỉ theo một hướng dạy angorit cho học sinh mà còn của bản thân việc dạy học (con

20


đường dẫn đến kiến thức), giúp học sinh tránh việc nhận thức một cách máy móc áp
đặt mà hình thành cho họ một lời giải tổng quát cho một lớp các bài toán.
- Phương pháp mô phỏng kết hợp với phương pháp nêu vấn đề.

Khi kết hợp PPMP với phương pháp nêu vấn đề trong quá trình dạy học, tư
duy của học sinh được phát triển trên cơ sở quan sát mô hình, giáo viên lựa chọn và
xây dựng các tình huống có vấn đề, đưa ra các câu hỏi đàm thoại gợi mở (Phân chia
các bước nhảy lớn về chất lượng trong nghiên cứu khoa học thành những bước nhỏ
trong vùng phát triển gần của học sinh), kích thích quá trình tưởng tượng của học
sinh từ các biểu tưởng mà họ vừa tri giác và cảm giác trước đó, dự đoán hiện tượng
mới, lựa chọn giải pháp, đề xuất giải pháp mới và kiểm chứng giả thuyết đã có. Quá
trình này đòi hỏi một sự sáng tạo thực sự, học sinh cần cố gắng và suy nghĩ và tích
cực tìm tòi giải quyết những vấn đề do nhiệm vụ học tập đề ra và kết quả học là sinh
chiếm lĩnh kiến thức và phát triển năng lực nhận thức của mình.
1.2. Tổng quan về công nghệ CAD/CAM
1.2.1. Giới thiệu về CAD/CAM
Công nghệ CAD/CAM đã và đang đi sâu vào trong các lĩnh vực sản xuất cơ
khí, chế tạo máy như một tất yếu của nền sản xuất hiện đại nhằm mục đích nâng cao
năng suất lao động, giảm giá thành và tạo ra các sản phẩm đạt chất lượng cao. Với
những ưu điểm đó, công nghệ CAD/ CAM ngày càng được ứng dụng rông rãi như:
Chế tạo khuôn mẫu, thiết kế các sản phẩm dân dụng, chế tạo ô tô, máy bay….Vì
vậy công nghệ CAD/CAM được coi là chìa khóa để nền sản xuất cơ khí nói chung
cũng như công nghệ chế tạo máy nói riêng tiếp cận với trình độ tiên tiến của khu
vực và trên thế giới.
Thực tế, CAD và CAM tương ứng với các hoạt động của hai quá trình hỗ trợ
cho phép biến một ý tưởng trừu tượng thành một vật thể thật và được phân biệt bởi
kết quả của nó.
Kết quả của CAD là một bản vẽ xác định, một sự biểu diễn nhiều hình chiếu
khác nhau của một chi tiết cơ khí với các đặc trưng hình học và chức năng. Các

21


phần mềm CAD là các dụng cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu và được chia

làm hai loại: Các phần mềm thiết kế và các phần mềm vẽ.
Kết quả của CAM là cụ thể, đó là chi tiết cơ khí. Trong CAM không truyền
đạt một sự biểu diễn của thực thể mà thực hiện một cách cụ thể công việc. Việc chế
tạo bao gồm các vấn đề liên quan đến vật thể, cắt gọt vật liệu công suất của trang
thiết bị, các điều kiện sản xuất khác nhau có giá thành nhỏ nhất, với việc tối ưu hóa
đồ gá và dụng cụ cắt nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết cơ khí.
Các ngành công nghiệp chế tạo theo công nghệ tiên tiến là liên kết các thành
phần của quá trình sản xuất trong một hệ thống tích hợp điều khiển bởi máy tính
điện tử (computer Integrated Manufacturing – CIM).
CIM được quản lý và điều hành dựa trên cơ sở dữ liệu trung tâm với thành
phần quan trọng là các dữ liệu từ quá trình CAD.
Kết quả của quá trình CAD không chỉ là cơ sở dữ liệu để thực hiện phân tích
kỹ thuật, lập quy trình chế tạo, gia công điều khiển số mà chính là dữ liệu điều
khiển thiết bị sản xuất điều kiện số như các loại máy công cụ, người máy, tay máy,
công nghiệp và các thiết bị phụ trợ khác.
CAD/CAM là lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động thiết kế và
chế tạo trong đó máy tính điện tử được sử dụng để thực hiện một số chức năng nhất
định.
1.2.2. Đối tượng phục vụ của CAD/CAM
Xu thế phát triển chung của các ngành công nghiệp chế tạo theo
công nghệ tiên tiến là liên kết các thành phần của qui trình sản xuất trong
một hệ thống tích hợp điều khiển bởi máy tính điện tử (Computer Integrated
Manufacturing - CIM).
Cơ sở dữ liệu của CIM phải toàn diện và đồng bộ, nghĩa là phải có toàn bộ
dữ liệu liên quan đến quá trình sản xuất, từ khi chuẩn bị, bắt đầu, đến khi kết thúc
sản xuất.
Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trò quan trọng trong việc hình thành bất
kỳ một sản phẩm cơ khí nào. Công việc này bao gồm:
22



- Chuẩn bị thiết kế (thiết kế kết cấu sản phẩm, các bản vẽ lắp chung của sản
phẩm, các cụm máy.v.v...)
- Chuẩn bị công nghệ (đảm bảo tính năng công nghệ của kết cấu, thiết lập qui
trình công nghệ)
- Thiết kế và chế tạo các trang bị công nghệ và dụng cụ phụ v.v...
- Kế hoạch hoá quá trình sản xuất và chế tạo sản phẩm trong thời
gian yêu cầu.
Hiện nay, qua phân tích tình hình thiết kế ta thấy rằng 90% thời
lượng thiết kế là để tra cứu số liệu cần thiết mà chỉ có 10% thời gian dành cho lao
động sáng tạo và quyết định phương án, do vậy các công việc trên có thể thực hiện
bằng máy tính điện tử để vừa tiết kiệm thời gian vừa đảm bảo độ chính xác và chất
lượng.
CAD/CAM là lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động thiết kế
và chế tạo trong đó máy tính điện tử được sử dụng để thực hiện một số chức năng
nhất định.
CAD/CAM tạo ra mối quan hệ mật thiết giữa hai dạng hoạt động: thiết kế và
chế tạo.
Tự động hoá thiết kế là dùng các hệ thống và phương tiện tính toán giúp người
kỹ sư thiết kế, mô phỏng, phân tích và tối ưu hoá các giải pháp thiết kế.
Tự động hoá chế tạo là dùng máy tính điện tử để kế hoạch hoá, điều
khiển và kiểm tra các nguyên công gia công.
1.2.3. Ứng dụng và phát triển công nghệ CAD/CAM tại Việt Nam
Công nghệ CAD/CAM/CNC giúp cho con người sản xuất ra các sản phẩm
đạt được năng xuất cao, chất lượng tốt kéo theo giá thành hạ, đồng thời nó còn thỏa
mãn được những yêu cầu khắt khe của con người về những sản phẩm chuyên dụng,
phức tạp mà với công nghệ gia công cổ điển trên các máy công cụ cắt gọt trước đây
không thể thực hiện được.
Một đất nước phát triển phải được dựa trên nền tảng của một nền công
nghiệp phát triển, với vai trò tiên phong, chủ chốt và mũi nhọn của nghành Cơ khí.

23


Nhận thức được xu hướng phát triển và tầm quan trọng của công nghệ hiện đại, mà
cụ thể là ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC trong sản xuất, đảng và nhà nước ta
từ những năm 90 của thế kỷ trước đã có những hành động cụ thể nhằm tiếp cận và
dần đưa công nghệ CAD/CAM/CNC vào trong sản xuất. Trải qua hơn một thập
niên xây dựng và phát triển, có thể nói công nghệ CAD/CAM/CNC đã dần phát
triển, đi vào thực tế sản xuất mang lại hiệu quả và những lợi ích vốn có của nó. Góp
phần nâng cao năng xuất, tạo ra những sản phẩm chất lượng, đạt độ chính xác cao,
thỏa mãn yêu cầu người sử dụng. Có tác động tích cực trong công cuộc công nghiệp
hóa, hiện đại hóa đất nước, thúc đẩy cho nền công nghiệp nói chung và sản xuất cơ
khí nói riêng phát triển sau một thời gian dài khó khăn bởi các nguyên nhân chủ
quan và khách quan.
Các doanh nghiệp nhà nước và tư nhân cũng đã mạnh dạn đầu tư các trang
thiết bị máy móc đắt tiền phục vụ sản xuất. Cách đây chục năm, sở hữu một chiếc
máy CNC là một điều hiếm có và khá xa xỉ đối với bất kỳ doanh nghiệp nào, bởi
ngoài những khó khăn về vấn đề chi phí nhập khẩu, chi phí bảo dưỡng thiết bị, các
doanh nghiệp còn gặp phải những vấn đề về trình độ vận hành, khai thác quản lý, sử
dụng máy móc và cũng đã có những thời điểm doanh nghiệp làm dự án, nhập một
loạt các trang thiết bị, máy móc hiện đại nhưng lại không hợp lý trong quá trình
khai thác sản xuất dẫn đến tình trạng lãng phí lớn. Nhưng ngày nay, có thể thấy
được các nhà máy, xí nghiệp đã có thể trang bị được những trung tâm CAD/CAM
hiện đại với số lượng máy móc và thiết bị lên tới con số hàng chục. Việc đầu tư hợp
lý có hệ thống với mục đích và chiến lược rõ ràng đã mang lại nhiều hiệu quả cho
doanh nghiệp. Giúp cho họ ngày càng tự tin hơn trong sản xuất, tiếp thị phân phối
sản phẩm và cạnh tranh với hàng ngoại nhập vốn có ưu thế cao về chất lượng, giá cả
cũng như tâm lý sử dụng của khách hàng.
Không tách rời với xu hướng phát triển đó, lĩnh vực CAD/CAM cũng đi vào
công tác đào tạo như là một nhu cầu tất yếu. Các trung tâm đào tạo CAD/CAM/CNC

được mở ra ngày càng nhiều nhằm đạo tạo ra đội ngũ nhân lực kỹ thuật chất lượng đáp
ứng nhu cầu nghiên cứu, thiết kế và sản xuất các sản phẩm Cơ khí. Sự quan tâm của
24