Nội dung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI -------------- --------------- HÀ NGỌC NINH DẠY HỌC HỌC PHẦN ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH THEO LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TRONG ĐÀO TẠO CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Hà Nội -2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI ----------------    ---------------- HÀ NGỌC NINH DẠY HỌC HỌC PHẦN ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH THEO LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TRONG ĐÀO TẠO CAO ĐẲNG KỸ THUẬT Chuyên ngành: LL và PPDH bộ môn Kỹ thuật công nghiệp Mã số: 9.14.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. PGS.TS Đặng Văn Nghĩa 2. TS. Trần Đức Vƣợng Hà Nội - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan c ng tr nh nghiên cứu khoa học này là của tác giả. Số liệu và trích dẫn trong công trình là trung thực. Kết quả nghiên cứu là khách quan, không trùng với bất kỳ c ng tr nh nào đã đƣợc công bố trƣớc đó. Tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực của luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả Hà Ngọc Ninh LỜI CẢM ƠN Tác giả xin đƣợc tỏ lòng cảm ơn chân thành tới PGS.TS Đặng Văn Nghĩa, TS. Trần Đức Vƣợng đã hết lòng dìu dắt, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Bộ môn Phƣơng pháp dạy học, Khoa Sƣ phạm Kỹ thuật Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và hoàn thành luận án. Tác giả xin cảm ơn Ban Giám Hiệu trƣờng Cao đẳng kỹ thuật Đồng Nai, các đồng nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi về công việc, thời gian và lu n động viên để tác giả hoàn thành luận án này. Tác giả xin cảm ơn các chuyên gia, các thầy cô giáo, các em sinh viên đã nhiệt t nh giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đ nh, ngƣời thân đã lu n động viên, khuyến khích và giúp đỡ về mọi mặt để tác giả hoàn thành luận án. Hà Nội, tháng năm 2020 Nghiên cứu sinh Hà Ngọc Ninh DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt là Viết đầy đủ là ĐC Đối chứng ĐTB Điểm trung bình GV Giảng viên LTĐK Lý thuyết điều khiển NL Năng lực NXB Nhà xuất bản PLC Programmable Logic Control: Thiết bị điều khiển logic khả trình PPDH Phƣơng pháp dạy học PTDH Phƣơng tiện dạy học SV Sinh viên TN Thực nghiệm MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 3 3. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 3 4. Khách thể, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................... 3 5. Giả thuyết khoa học ...................................................................................... 4 6. Phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................... 4 7. Đóng góp mới của luận án ............................................................................ 5 8. Cấu trúc của luận án ...................................................................................... 6 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC THEO LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN ............................................................. 7 1.1. TỔNG QUAN LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ ................................. 7 1.1.1. T nh h nh nghiên cứu ở nƣớc ngoài .................................................... 7 1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nƣớc ................................................... 11 1.2. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN ............................................................ 17 1.2.1. Điều khiển và điều khiển học ............................................................ 17 1.2.2. Lý thuyết điều khiển .......................................................................... 18 1.2.3. Điều khiển thích nghi ....................................................................... 20 1.2.4. Hệ thống điều khiển .......................................................................... 22 1.3. LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN....................... 23 1.3.1. Dạy học theo lý thuyết điều khiển và th ng tin phản hồi trong dạy học .... 23 1.3.2. Bản chất dạy học theo lý thuyết điều khiển ...................................... 31 1.3.3. Đặc điểm của dạy học theo lý thuyết điều khiển .............................. 33 1.3.4. Các hoạt động học tập trong dạy học theo lý thuyết điều khiển ....... 40 1.3.5. Phƣơng tiện trong dạy học theo lý thuyết điều khiển ....................... 41 1.3.6. Tiến tr nh dạy học theo lý thuyết điều khiển ..................................... 43 1.3.7. Tổ chức dạy học theo lý thuyết điều khiển ....................................... 51 1.3.8. Yêu cầu của dạy học theo lý thuyết điều khiển ................................. 53 1.3.9. Các yếu tố ảnh hƣởng tới dạy học theo lý thuyết điều khiển ............ 54 1.4. THỰC TRẠNG DẠY HỌC HỌC PHẦN ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH ................................................................................................... 54 1.4.1. Mục đích, đối tƣợng, nội dung và phƣơng pháp khảo sát .................. 54 1.4.2. Kết quả khảo sát ................................................................................ 56 Kết luận chƣơng 1 ......................................................................................... 63 CHƢƠNG 2. BIỆN PHÁP DẠY HỌC HỌC PHẦN ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH (PLC) THEO LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN ......... 64 2.1. NGUYÊN TẮC DẠY HỌC THEO LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN ......... 64 2.1.1. Đảm bảo mục tiêu, nội dung chƣơng tr nh đào tạo........................... 64 2.1.2. Đảm bảo phù hợp với tr nh độ, nhu cầu, hứng thú của sinh viên ........... 64 2.1.3. Tạo m i trƣờng thuận lợi để sinh viên phát triển năng lực............... 65 2.1.4. Phù hợp với thực tiễn các cơ sở đào tạo ........................................... 65 2.2. SỰ PHÙ HỢP DẠY HỌC HỌC PHẦN ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH THEO LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN ................................................. 65 2.2.1. Phù hợp đặc điểm học phần Điều khiển logic khả tr nh ................... 65 2.2.2. Phù hợp với nội dung ............................................................................... 66 2.3. MỘT SỐ BIỆN PHÁP DẠY HỌC HỌC PHẦN ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH (PLC) THEO LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN ............... 66 2.3.1. Xây dựng qui trình thiết kế dạy học theo lý thuyết điều khiển......... 66 2.3.2. Thiết kế bộ công cụ thu nhận thông tin phản hồi.............................. 70 2.3.3. Xử lý thông tin phản hồi ................................................................... 85 2.3.4. Phản hồi kết quả kiểm tra, đánh giá đến sinh viên ........................... 85 2.3.5. Các bƣớc dạy học học phần điều khiển logic khả trình theo lý thuyết điều khiển ......................................................................................... 86 2.4. MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA THIẾT KẾ DẠY HỌC HỌC PHẦN ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH THEO LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN ..... 88 2.4.1. Ví dụ 1: Giáo án số 4: Timer và ứng dụng ........................................ 88 2.4.2. Ví dụ 2: Giáo án số 8: Counter và ứng dụng Thời gian 5 tiết ........ 109 Kết luận chƣơng 2 ....................................................................................... 117 CHƢƠNG 3. KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ...................................... 118 3.1. MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM ...... 118 3.1.1. Mục đích kiểm nghiệm, đánh giá .................................................... 118 3.1.2. Nội dung kiểm nghiệm đánh giá ..................................................... 118 3.1.3. Phƣơng pháp kiểm nghiệm .............................................................. 118 3.2. KẾT QUẢ KIỂM NGHIỆM .................................................................. 123 3.2.1. Kết quả kiểm nghiệm bằng phƣơng pháp chuyên gia ..................... 123 3.2.2. Kết quả thực nghiệm bằng phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm ........ 125 Kết luận chƣơng 3 ....................................................................................... 136 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................. 137 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .............................................................................. 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 140 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Thang điểm giá trị mức độ thực trạng dạy học học phần Điều khiển logic khả trình ..........................................................................................56 Bảng 2.1. Kiểm quan sát NL giải quyết vấn đề ........................................................84 Bảng 2.2. Bảng kiểm NL chuyên môn ......................................................................84 Bảng 2.3. Kiểm năng lực giải quyết vấn đề ..............................................................95 Bảng 2.4. Kiểm năng lực chuyên môn ......................................................................96 Bảng 2.5. Kiểm năng lực giải quyết vấn đề ............................................................115 Bảng 2.6. Kiểm năng lực chuyên môn ....................................................................116 Bảng 3.1. Kết quả kiểm tra sau TN lớp TN và ĐC .................................................126 Bảng 3.2. Tần suất fi (%) kết quả các lớp TN và ĐC ..............................................126 Bảng 3.3. Tần suất hội tụ tiến các lớp TN và ĐC ...................................................126 Bảng 3.4. Các tham số thống kê kết quả học tập lớp TN và ĐC .................................126 Bảng 3.5. Bảng kiểm tra mẫu (Paired Samples Test) .............................................127 Bảng 3.6. Mức độ ảnh hƣởng của phƣơng pháp .....................................................127 Bảng 3.7. Kết quả kiểm tra sau TN lớp TN và ĐC .................................................131 Bảng 3.8. Tần suất fi(%) kết quả học tập lớp TN và ĐC ........................................131 Bảng 3.9. Tần suất hội tụ tiến lớp TN và ĐC .........................................................131 Bảng 3.10. Các tham số thống kê kết quả học tập lớp TN và ĐC ...............................132 Bảng 3.11. Paired Samples Test (Kiểm tra mẫu) ....................................................132 Bảng 3.12. Mức độ ảnh hƣởng của tác động TN đợt 1 ...........................................133 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Trang Biểu đồ 3.1. Tần suất kết quả học tập lớp TN11 và ĐC11 ..........................................128 Biểu đồ 3.2. Tần suất hội tụ tiến của lớp TN11 và ĐC11 .......................................128 Biểu đồ 3.3. Tần suất kết quả học tập lớp TN12 và ĐC12 ..........................................129 Biểu đồ 3.4. Tần suất hội tụ tiến của lớp TN12 và ĐC12 .......................................129 Biểu đồ 3.5. Tần suất kết quả học tập lớp TN21 và ĐC21 ..........................................133 Biểu đồ 3.6. Tần suất hội tụ tiến của lớp TN21 và ĐC21 .......................................133 Biểu đồ 3.7. Tần suất kết quả học tập lớp TN22 và ĐC22 ..........................................134 Biểu đồ 3.8. Tần suất hội tụ tiến của lớp TN22 và ĐC22 .......................................134