Luận án Dạy học kĩ thuật số cho sinh viên sư phạm kĩ thuật theo lí thuyết tải nhận thức

Bước 1: Lập kế hoạch dạy học Để lập kế hoạch dạy học học phần Kĩ thuật số theo lí thuyết tải nhận thức ngoài các căn cứ kế hoạch học kì, kế hoạch giáo viên, chương trình học phần, đối tượng SV, thì chiến lược dạy học đã xác định trong thiết kế dạy học kiểm soát tải nhận thức là rất quan trọng để hoạch định chi tiết nội dung tổ chức dạy học. Theo các bài học được thiết kế theo lí thuyết tải nhận thức. Bản kế hoạch phải chi tiết các nội dung: + Kế hoạch dạy học trên lớp bao: Nội dung học tập các chương trong học phần, biện pháp tổ chức dạy học, phương tiện dạy học, dự kiến những nguồn lực cần thiết để hỗ trợ các hoạt động nhận thức, chuẩn đầu ra đạt được của các chương. + Kế hoạch học ở nhà: Nội dung, tài liệu tự học, thiết lập các kênh giao tiếp với GV để hỗ trợ hoạt động học tập, yêu cầu sản phẩm học tập của SV. Căn cứ vào chương trình chi tiết học phần Kĩ thuật số [42], luận án xây dựng kế hoạch dạy học Kĩ thuật số theo lí thuyết tải nhận thức được trình bày ở phụ lục 8. Bước 2: Triển khai dạy học Thực hiện theo bản kế hoạch đã xác định. Bước 3: Đánh giá, cải tiến Tiến hành kiểm tra quả học tập của SV để xác lập các chuẩn đầu ra mà SV đã đạt được. - Thang điểm đánh giá: theo thang điểm 10 - Kế hoạch kiểm tra: xác định hình thức, nội dung, thời điểm, công cụ, tỉ lệ các bài kiểm tra, chuẩn đầu ra được đánh giá. Nội dung cụ thể của đánh giá kết quả học tập Kĩ thuật số được trình bày dưới bảng sau: Bảng 2.2. Thể hiện nội dung đánh giá kết quả học tập của SV Hình thức kiểm tra Nội dung kiểm tra Thời điểm Công cụ KT Chuẩn đầu ra KT Tỉ lệ (%) Đánh giá quá trình - Chuyển mã hệ thống kĩ thuật số - Tối thiểu hoá hàm logic Giữ kì Bài kiểm tra viết G 1.1 G 1.2 G 2.1 G 2.2 25 - Hệ thống bài tập tổng hợp ở mỗi chương Sau khi kết thúc chương Bài tập chương G 1.1 G 1.2 G 2.1 G 2.2 G 3.1 G 3.2 G 4.1 G 4.2 G 4.3 G 4.4 25 Đánh giá kết thúc học phần - Thiết kế mạch logic sử dụng cổng logic cơ bản - Thiết kế mạch logic dùng mạch MUX, DMUX - Thiết kế mạch đếm sử dụng trigơ - Thiết kế mạch đếm sử dụng thanh ghi dịch - Thiết kế dãy tín hiệu tuần hoàn sử dụng thanh ghi dịch - Phân tích hoạt động của mạch đếm, mạch ghi dịch Cuối học kì Bài thi viết G 2.2 G 3.1 G 3.2 50 Trong quá trình thực hiện kế hoạch dạy học có nhiều yếu tố tác động như: Chuẩn đầu ra của môn học; số lượng SV tham gia học tập; thời lượng của bài học; điều kiện cơ sở vật chất phục vụ học tập; kinh nghiệm, kỹ năng của bản thân GV; đặc biệt là yếu tố năng lực, sở thích, hứng thú, kinh nghiệm của SV và đặc điểm nội dung kiến thức của mỗi bài học ảnh hưởng hiệu quả dạy học rất nhiều. 2.3. Biện pháp dạy học Kĩ thuật số theo lí thuyết tải nhận thức 2.3.1. Kiểm soát tải nhận thức bắt buộc thông qua việc tổ chức bài học thành các lớp nhiệm vụ học tập a. Mục đích Kiểm soát tải bắt buộc thông qua dạy học định hướng hoạt động. b. Cách thức thực hiện Tải nhận thức bắt buộc cao khi SV phải giải quyết các nhiệm vụ nhận thức mang tính chất phức tạp, các nội dung học tập có tính tương tác cao hoặc SV có ít kiến thức liên quan đến vấn đề cần nhận thức. Do đó để kiểm soát tải bắt buộc này cần thực hiện các bước như sau: 1. Xác định nội dung học tập có các thành phần tương tác phức tạp. 2. Phân tích mục tiêu SV cần đạt được. 3. Chuyển hoá các nội dung học tập thành các nhiệm vụ cụ thể để xác định các hoạt động học tập SV cần thực hiện để nhận thức nội dung học tập. 4. Sắp xếp các nhiệm vụ học tập theo mức độ của quá trình nhận thức từ đơn giản đến phức tạp trong các lớp nhiệm vụ học tập. 5. Xác định phương tiện SV tương tác để giải quyết nhiệm vụ học tập. 6. Xác định những thông tin hướng dẫn kèm theo khi SV gặp khó khăn. 7. Xác định công cụ trình bày thông tin hướng dẫn. 8. Xác định công cụ tương tác với SV trong quá trình học tập. c. Minh hoạ bài học được thiết kế theo định hướng hoạt động Bảng 2.3. Các nhiệm vụ học tập được xác định trong dạy học nội dung “Chương 2: Đại số logic” Các nhiệm vụ học tập Phương tiện SV tương tác thực hiện nhiệm vụ Nội dung nhận thức của bài học Công cụ hỗ trợ SV trong quá trình thực hiện nhiệm vụ Lớp nhiệm vụ 1: Tìm hiểu các cổng logic và vi mạch logic Nhiệm vụ 1.1. Khảo sát cổng logic AND Máy tính Phần mềm Multisim Kí hiệu, cách thức hoạt động, bảng trạng thái của cổng logic AND Bài giảng ppt Biểu mẫu trình bày kết quả khảo sát Nhiệm vụ 1.2 Khảo sát cổng logic NOT Máy tính Phần mềm Multisim Kí hiệu, nguyên tắc hoạt động, bảng trạng thái của cổng logic NOT Bài giảng ppt Biểu mẫu trình bày kết quả khảo sát Nhiệm vụ 1.3 Khảo sát cổng logic NAND (NOT – AND) Máy tính Phần mềm Multisim Kí hiệu, cách thức làm việc, bảng trạng thái của cổng logic NAND Bài giảng ppt Biểu mẫu trình bày kết quả khảo sát Nhiệm vụ 1.4 Khảo sát cổng logic OR Máy tính Phần mềm Multisim Kí hiệu, nguyên tắc hoạt động, bảng trạng thái của cổng logic OR Bài giảng ppt Biểu mẫu trình bày kết quả khảo sát Nhiệm vụ 1.5 Khảo sát cổng logic NOR (NOT – OR) Máy tính Phần mềm Multisim Kí hiệu, nguyên tắc hoạt động, bảng trạng thái của cổng logic NOR Bài giảng ppt Biểu mẫu trình bày kết quả khảo sát Nhiệm vụ 1.6 Khảo sát cổng logic XOR (Exclusive – OR: Hoặc loại trừ) Máy tính Phần mềm Multisim Kí hiệu, nguyên tắc hoạt động, bảng trạng thái của cổng logic XOR Bài giảng ppt Biểu mẫu trình bày kết quả khảo sát Nhiệm vụ 1.7 Khảo sát cổng logic XNOR (Exclusive – NOR: Không hoặc loại trừ) Máy tính Phần mềm Multisim Kí hiệu, nguyên tắc hoạt động, bảng trạng thái của cổng logic XNOR Bài giảng ppt Biểu mẫu trình bày kết quả khảo sát Luyện tập lớp nhiệm vụ 1: Thực hiện bài tập tổng hợp kiến thức về cổng logic và vi mạch logic (bài tập đã được trình bày trong tài liệu bài giảng cung cấp cho SV) Lớp nhiệm vụ 2: Tìm hiểu cách biểu diễn hàm logic Nhiệm vụ 2.1: Vẽ sơ đồ mạch logic của cổng logic XOR, XNOR hai đầu vào từ các cổng logic cơ bản (OR, AND, NOT) Thực hiện trên giấy Cách biểu diễn hàm logic qua sơ đồ mạch logic Bài giảng ppt Nhiệm vụ 2.2: Thực hiện bài tập Đèn báo hiệu của một hội đồng giám khảo gồm 3 thành viên sẽ sáng nếu đa số trong các thành viên đều đóng công tắc bỏ phiếu thuận. 1. Lập bảng trạng thái của hàm số logic đó. 2. Thành lập phương trình logic theo bảng trạng thái 3. Vẽ sơ đồ thể hiện mối quan hệ logic đó bằng cách sử dụng cổng logic đã học 4. Vẽ bìa karnaugh cho hàm logic trên Thực hiện trên giấy - Các khái niệm cách biểu diễn hàm logic - Cách biểu diễn hàm logic bằng bảng trạng thái, sơ đồ logic, phương trình logic - Bài giảng ppt - Bản hướng dẫn các bước (nếu cần thiết) Luyện tập lớp nhiệm vụ 2: Bài tập biểu diễn hàm logic với các giả thiết đầu vào logic khác nhau của bài toán (có hệ thống bài tập kèm theo) Lớp nhiệm vụ 3: Tối thiểu hoá hàm logic Nhiệm vụ 3.1 Thực hiện tối thiểu bằng phương pháp đại số Thực hiện trên giấy (Có kiểm tra kết quả trên phần mềm) Các định luật cơ bản của đại số logic - Bài giảng ppt - Ví dụ minh hoạ - Biểu mẫu hướng dẫn trình bày kết quả (có lời gợi ý cách thực hiện nếu cần) Nhiệm vụ 3.2: Thực hiện tối thiểu bằng phương pháp sử dụng bìa karnaugh Thực hiện trên giấy (Có kiểm tra kết quả trên phần mềm) Các quy tắc và các bước thực hiện tối thiểu bằng phương pháp sử dụng bìa karnaugh - Bài giảng ppt - Ví dụ minh hoạ - Biểu mẫu hướng dẫn trình bày kết quả (có lời gợi ý cách thực hiện nếu cần) Nhiệm vụ 3.3: Thực hiện tối thiểu bằng phương pháp Quine Mc. Cluskey Thực hiện trên giấy (Có kiểm tra kết quả trên phần mềm) Các bước thực hiện tối thiểu bằng phương pháp phương pháp Quine Mc. Cluskey - Bài giảng ppt - Ví dụ minh hoạ - Biểu mẫu hướng dẫn trình bày kết quả (có lời gợi ý cách thực hiện nếu cần) Luyện tập lớp nhiệm vụ 3: thực hiện bài tập tối thiểu hàm logictrong thiết kế mạch số với các hàm logic khác nhau (có hệ thống bài tập kèm theo) Bảng 2.4. Các nhiệm vụ học tập được xác định trong dạy học nội dung “Chương 4: Các mạch logic tổ hợp” Các nhiệm vụ học tập Phương tiện SV tương tác thực hiện nhiệm vụ Nội dung nhận thức của bài học Công cụ hỗ trợ học tập cho SV Lớp nhiệm vụ 1: Tìm hiểu các bước thiết kế và phân tích mạch Nhiệm vụ 1.1: Nhận diện mạch logic tổ hợp Thực hiện bài tập trong tài liệu tự học Các bước thiết kế và phân tích mạch logic tổ hợp. Hướng dẫn các bước thực hiện trong tài liệu tự học Nhiệm vụ 1.2: Xác định các bước thiết kế mạch Luyện tập lớp nhiệm vụ 1: Thực hiện bài tập 1 (trình bày trong tài liệu tự học) Lớp nhiệm vụ 2: Tìm hiểu bộ so sánh số nhị phân Nhiệm vụ 1.1: Thiết kế mạch so sánh 2 số nhị phân 1 bít Thực hiện trên phần mềm mô phỏng Sơ đồ, nguyên tắc hoạt động của mạch so sánh số nhị phân Giáo trình Kĩ thuật số Nhiệm vụ 1.2: Thiết kế mạch so sánh 2 số nhị phân 4 bít Thực hiện trên phần mềm mô phỏng Nhiệm vụ 1.3: Phân tích cấu trúc IC 7485 so sánh 2 số nhị phân 4 bít Thực hiện trên phần mềm mô phỏng Luyện tập lớp nhiệm vụ 2: Vẽ sơ đồ so sánh 2 số nhị phân 8 bít dùng IC 7485 Lớp nhiệm vụ 3: Tìm hiểu bộ cộng số nhị phân Nhiệm vụ 3.1: Thiết kế mạch cộng hai bit nhị phân, mạch có 2 đầu vào ai và bi là các số hạng được cộng, 2 đầu ra là S (tổng) và Ci (số nhớ sang bit có trọng số cao hơn). Thực hiện bài tập trên giấy Sơ đồ, nguyên tắc hoạt động của mạch cộng số nhị phân Giáo trình Kĩ thuật số Nhiệm vụ 3.2: Thiết kế mạch cộng toàn phần có 3 lối vào A, B và Ci Thực hiện bài tập trên giấy Nhiệm vụ 3.3. Phân tích cấu trúc IC 7483, 74LS283 (bộ cộng hai số nhị phân 4 bit) Tìm hiểu thông số IC qua sơ đồ cấu trúc Luyện tập lớp nhiệm vụ 3: Vẽ sơ đồ cộng 2 số nhị phân 8 bít dùng IC 7483 Lớp nhiệm vụ 4: Tìm hiểu Mạch hợp kênh và phân kênh Nhiệm vụ 4.1: Phân tích hoạt động của mạch hợp kênh và phân kênh Sơ đồ mạch logic hợp kênh và phân kênh Sơ đồ, nguyên tắc hoạt động của mạch hợp kênh và phân kênh Giáo trình Kĩ thuật số Nhiệm vụ 4.2: Thiết kế mạch logic dùng mạch hợp kênh (MUX) Thực hiện bài tập trên giấy Các bước thiết kế mạch logic dùng mạch hợp kênh Nhiệm vụ 4.3: Thiết kế mạch logic dùng mạch phân kênh (DMUX) Thực hiện bài tập trên giấy Các bước thiết kế mạch logic dùng mạch phân kênh Luyện tập lớp nhiệm vụ 4: Thực hiện bài thiết kế mạch logic dùng mạch hợp kênh và mạch phân kênh Lớp nhiệm vụ 5: Tìm hiểu mã hoá và giải mã Nhiệm vụ 5.1: Phân tích mạch mã hoávà giải mã Thực hiện bài tập trên giấy Khái niệm, nguyên tắc hoạt động, sơ đồ mạch mã hoá và giải mã Giáo trình Kĩ thuật số Nhiệm vụ 5.2: Tìm hiểu cấu trúc, chức năng, nguyên tắc hoạt động của IC mã hoá, IC giải mã Tra cứu thông số của IC mã hoá, IC giải mã thực tế trên Internet Cấu trúc, chức năng của IC mã hoá, IC giải mã trên thực tế Luyện tập lớp nhiệm vụ 5: Thực hiện bài thiết kế mạch logic giải mã Bảng 2.5. Các nhiệm vụ học tập được xác định trong dạy học nội dung “Chương 5: Các mạch logic dãy” Các nhiệm vụ học tập Phương tiện SV tương tác thực hiện nhiệm vụ Nội dung nhận thức của bài học Công cụ hỗ trợ học tập cho SV Lớp nhiệm vụ 1: Tìm hiểu các trigơ Nhiệm vụ 1.1 Quan sát hướng dẫn khảo sát mạch được tạo bởi các cổng logic của trigơ RS 2 đầu vào không có xung nhịp - Quan sát video - Hoàn thành phiếu học tập kết quả quan sát Nguyên tắc hoạt động, bảng trạng thái của trigơ RS đầu vào không có xung nhịp - Bài giảng ppt - Mẫu báo cáo kết quả Nhiệm vụ 1.2: Quan sát hướng dẫn khảo sát mạch được tạo bởi các cổng logic của trigơ RS 2 đầu vào có xung nhịp đầu vào - Quan sát video - Hoàn thành phiếu học tập kết quả quan sát Nguyên tắc hoạt động, bảng trạng thái của trigơ RS đầu vào có xung nhịp - Bài giảng ppt - Mẫu báo cáo kết quả Nhiệm vụ 1.3: Thực hiện khảo sát các trigơ JK, T, D - Phần mềm Multisim Nguyên tắc hoạt động của trigơ JK, T, D - Bài giảng ppt - Mẫu báo cáo kết quả Nhiệm vụ 1.4: Thực hiện bài tập chuyển đổi các trigơ và khảo sát mạch chuyển đổi trên phần mềm mô phỏng. (Từ trigơ RS sang trigơ D, T; Từ trigơ JK sang trigơ RS, D, T) - Thực hiện trên giấy - Kiểm tra kết quả chuyển đổi trên phần mềm mô phỏng Các bước chuyển đổi trigơ - Bài giảng ppt - Mẫu báo cáo kết quả Nhiệm vụ 1.5: Tìm hiểu vi mạch trigơ trên thực tế Tra thông số của mạch trigơ trên thực tế trên Internet Hình ảnh, cấu trúc, kí hiệu của sản phẩm mạch trigơ trên thực tế - Mẫu báo cáo kết quả Luyện tập lớp nhiệm vụ 1: Thực hiện bài tập chuyển đổi trigơ số theo yêu cầu (có danh sách bài tập kèm theo) Lớp nhiệm vụ 2: Tìm hiểu các bộ đếm Nhiệm vụ 2.1: Quan sát hoạt động của sơ đồ mạch đếm Phần mềm mô phỏng - Khái niệm mạch đếm - Cấu tạo mạch đếm - Phân loại mạch đếm - Nguyên tắc hoạt động mạch đếm - Bài giảng ppt - Mẫu hướng dẫn báo cáo Nhiệm vụ 2.2: Khảo sát hoạt động của một số mạch đếm Thực hiện khảo sát trên phần mềm mô phỏng - Nguyên tắc hoạt động mạch đếm - Bài giảng ppt - Mẫu hướng dẫn báo cáo Nhiệm vụ 2.3: Thiết kế mạch đếm và kiểm tra sự hoạt động của mạch trên phần mềm mô phỏng - Thực hiện trên giấy - Kiểm tra kết quả trên phần mềm - Các bước thiết kế mạch đếm - Bài giảng ppt - Mẫu hướng dẫn báo cáo Nhiệm vụ 2.4: Tìm hiểu một số vi mạch đếm và ứng dụng trong thực tế Tra cứu thông tin các vi mạch đếm và ứng dụng trong thực tế trên Internet Hình ảnh, cấu trúc, kí hiệu của các vi mạch đếm và ứng dụng trong thực tế - Mẫu báo cáo kết quả Luyện tập lớp nhiệm vụ 2: Thực hiện bài tập thiết kế mạch đếm với thông số, yêu cầu đầu vào khác nhau (có danh sách bài tập luyện tập kèm theo) Lớp nhiệm vụ 3: Tìm hiểu các bộ ghi dịch Nhiệm vụ 3.1: Khảo sát các mạch thực hiện chức năng ghi và dịch dữ liệu Quan sát hoạt động mạch ghi dịch trên phần mềm mô phỏng - Cấu tạo mạch ghi dịch - Phân loại ghi dịch - Nguyên tắc hoạt động mạch ghi dịch - Bài giảng ppt - Mẫu hướng dẫn báo cáo Nhiệm vụ 3.2: Thiết kế mạch đếm dùng bộ ghi dịch theo yêu cầu và khảo sát kết quả trên phần mềm mô phỏng - Thực hiện trên giấy - Kiểm tra kết quả trên phần mềm - Các bước thiết kế mạch ghi dịch - Bài giảng ppt - Mẫu hướng dẫn báo cáo Nhiệm vụ 3.3: Thiết kế dãy tín hiệu tuần hoàn dùng bộ ghi dịch và khảo sát kết quả trên phần mềm mô phỏng - Thực hiện trên giấy - Kiểm tra kết quả trên phần mềm - Các bước thiết kế tạo dãy tín hiệu tuần hoàn dùng bộ ghi dịch - Bài giảng ppt - Mẫu hướng dẫn báo cáo Nhiệm vụ 3.4: Tìm hiểu một số vi mạch ghi dịch và ứng dụng trong thực tế Tra cứu thông tin các vi mạch ghi dịch và ứng dụng trong thực tếtrên Internet Hình ảnh, cấu trúc, kí hiệu của các vi mạch ghi dịch và ứng dụng trong thực tế - Mẫu báo cáo kết quả Luyện tập lớp nhiệm vụ 3: Thực hiện luyện tập thiết kế mạch đếm, dãy tín hiệu tuần hoàn sử dụng thanh ghi dịch (có danh sách bài tập luyện tập kèm theo) 2.3.2. Giảm tải nhận thức ngoại lai thông qua sử dụng đa phương tiện trong dạy học a. Mục đích Trong quá trình tương tác với những thông tin kiến thức để sử dụng khi giải quyết nhiệm vụ học tập, SV phải kết hợp các giác quan, việc trình bày tích hợp hình ảnh và văn bản phù hợp cho nội dung thông tin sẽ tránh được hiệu ứng dư thừa, từ đó giảm tải ngoại lai trong quá trình thực hiện nhiệm vụ cho SV. b. Cách thức thực hiện Nội dung trọng tâm của bài học được hệ thống và trình bày dưới dạng bài giảng điện tử để SV dễ sử dụng khi cần thiết; hướng dẫn được trình bày dưới dạng các mẫu trình bày hoặc gợi ý tương ứng cho các nhiệm vụ để hướng dẫn hoạt động nhận thức là công cụ hỗ trợ hoạt động tự học cho SV để giảm tải nhận thức trong quá trình tự nghiên cứu cho SV. Để dựa chọn cách trình bày thông tin đa phương tiện trong dạy học cần thực hiện các bước như sau: 1. Phân tích nội dung 2. Xác định các thành phần nội dung dạy học 3. Lựa chọn thông tin trình bày đa phương tiện 4. Lựa chọn công cụ trình bày thông tin bài học, công cụ trình bày nhiệm vụ học tập 5. Thực hiện trình bày thông tin đa phương tiện trên công cụ công nghệ thông tin 6. Xác định thời điểm cung cấp thông tin đa phương tiện trong quá trình SV thực hiện nhiệm vụ 7. Đánh giá hiệu quả tương tác các hình ảnh đa phương tiện c. Minh hoạ sản phẩm Giao diện thể hiện nội dung cho các nhiệm vụ học tập (phụ lục 9.1- giao diện cho các nhiệm vụ chương 2; phụ lục 9.2- giao diện các nhiệm vụ chương 5) Bài giảng trình bày trên powerpoit cung cấp thông tin hỗ trợ cho các hoạt động thực hiện nhiệm vụ cho sinh viên trong dạy học: 1. Minh hoạ cách trình bày thông tin hỗ trợ chương 2: Đại số logic Thông tin hỗ trợ lớp nhiệm vụ 1: Tìm hiểu các cổng logic và vi mạch logic [Thông tin hỗ trợ lớp nhiệm vụ 2: Tìm hiểu cách biểu diễn hàm logic Thông tin hỗ trợ lớp nhiệm vụ 3: Tối thiểu hoá hàm logic 2. Minh hoạ cách trình bày thông tin hỗ trợ chương 5: Các mạch logic dãy Thông tin lớp nhiệm vụ 1 Giao diện video khảo sát mạch trigơ RS 2 đầu vào không có xung nhịp Giao diện video khảo sát mạch trigơ RS 2 đầu vào có xung nhịp Thông tin lớp nhiệm vụ 2 Giao diện video hướng dẫn khảo sát mạch đếm (nhiệm vụ 2.1) Thông tin lớp nhiệm vụ 3 2.3.3. Kiểm soát tải nhận thức thông qua tổ chức dạy học Như đã phân tích ở mục 1.3.2 để tăng hiệu quả nhận thức cho SV thì cần phải giảm tải nhận thức ngoại lai, thời điểm tương tác và cung cấp thông tin hỗ trợ kịp thời là điều kiện quan trọng để giảm tải ngoại lai trong dạy học. Để xác định sự cần thiết, thời điểm tương tác cần xác định hiệu suất học tập của SV sau mỗi nhiệm vụ để tác động phù hợp tránh gây tải không cần thiết. Cách thức xác định được biểu diễn trong sơ đồ sau: Sơ đồ 2.1. Sơ đồ xác định hoạt động dạy học dựa theo lí thuyết tải nhận thức [dựa trên 62] Dựa trên cơ sở trên, tác giả đề xuất các biện pháp tổ chức dạy học nhằm kiểm soát tải nhận thức cho SV trong dạy học Kĩ thuật số như sau: a. Tổ chức hướng dẫn tự nghiên cứu cho sinh viên đối với các nội dung mà sinh viên có kinh nghiệm * Mục đích Giảm tải ngoại lai trong quá trình học tập những nội dung đơn giản và những nội dung mà SV có sẵn kiến thức, kinh nghiệm để tăng nguồn lực cho tải lược đồ. * Nội dung và cách thực hiện biện pháp - Xác định nội dung học tập để tổ chức dạy học theo hình thức hướng dẫn tự nghiên cứu theo tiêu chí sau: 1) Nội dung đó có mối liên quan trực tiếp với nội dung SV đã được học trước đó; 2) Nội dung đó có mức độ tương tác thấp, nghĩa là số lượng các thành phần tương tác của nội dung đó cần ít các thao tác tư duy để nhận thức được nội dung đó; 3) Nội dung mang tính cụ thể, có thể thể hiện bằng các hình ảnh trực quan mà SV có thể tiếp cận dễ dàng. - Thiết kế bài học có cấu trúc 4 thành phần theo tiến trình thiết kế đã xác định. - Chuẩn bị các điều kiện về cơ sở vật chất để triển khai các hoạt động tự nghiên cứu bao gồm: không gian phòng học, máy tính, máy chiếu, hệ thống mạng Internet, máy chiếu SV - Hoạch định các hoạt động học tập của SV, hoạt động hỗ trợ của GV theo các giai đoạn sau: Bước 1: GV giao nhiệm vụ học tập cho SV GV giao nhiệm vụ học tập, hướng dẫn SV sử dụng bài giảng để tra cứu thông tin (nếu cần), nêu rõ những kết quả đạt được của mỗi nhiệm vụ học tập mà SV cần đạt được. Bước 2: SV thực hiện nhiệm vụ SV sẽ thực hiện các nhiệm vụ học tập và hoạt động nhận thức để hình thành lược đồ nhận thức cho bản thân trong khoảng thời gian được xác định. Đồng thời trong quá trình thực hiện nhiệm vụ SV tham gia hoạt động, tương tác với thông tin học tập, tương tác với GV để hỗ trợ khi cần thiết. Trong quá trình thực hiện nhiệm vụ nếu SV nào có khó khăn thì GV sẽ hỗ trợ cá nhân đó ngay trong quá trình học tập. Từ đó giúp SV điều chỉnh các hoạt động học tập để đạt được kết quả. Bước 3: GV và SV hệ thống kiến thức, xây dựng và đánh giá kết quả học tập. SV sẽ báo cáo kết quả thực hiện các nhiệm vụ học tập. Từ đó hệ thống những kiến thức đã học thành lược đồ nhận thức. GV sẽ tăng cường các câu hỏi để khai thác ứng dụng của kiến thức trong thực tế, nhận xét và tổng kết. * Minh hoạ bài học tổ chức dạy học theo hướng tự nghiên cứu Theo các tiêu chí lựa chọn nội dung tự nghiên cứu các nội dung: Cơ sở của đại số logic; Các phép toán logic và các cổng logic cơ bản; Các phương pháp biễu diễn hàm logic; Hàm NOR và hàm NAND; Hàm XOR và hàm XNOR của chương 2 phù hợp với hoạt động tự nghiên cứu. Bài học: “Tìm hiểu các cổng logic và vi mạch logic” thuộc chương 2: Đại số logic thực hiện ở tuần 2 thời lượng 3 tiết (dựa theo phụ lục 8) (1) Mục tiêu bài học Căn cứ vào mục tiêu và chuẩn đầu ra của học phần đã trình bày thì sau khi học xong chương 2 mức độ đạt được của SV là mức độ hiểu trong thang Bloom cho mức độ nhận thức. Đây là mức độ SV dễ dàng đạt được không gây quá tải cho SV. Cụ thể mục tiêu của bài học được xác định như sau: - Phân tích được trạng thái hoạt động của các cổng logic - Viết được bảng trạng thái, phương trình logic của cổng logic - Tra cứu được các chức năng, thông số các vi mạch logic trên thực tế - Phân tích được cách biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng đầu ra theo đại lượng đầu vào - Rèn luyện kĩ năng tự học, kĩ năng hoạt động nhóm, kĩ năng thuyết trình (2) Nội dung bài học Các nội dung của bài học bao gồm: + Cơ sở của đại số logic; + Các phép toán logic và các cổng logic cơ bản; + Hàm NOR và hàm NAND; + Hàm XOR và hàm XNOR Các nội dung được biểu diễn dưới dạng các công thức toán học, quy tắc, quy ước kí hiệu và sơ đồ biểu diễn, sản phẩm kĩ thuật trên thực tế và có thể trực quan các nội dung học bằng cách minh họa thông tin thông qua sự hỗ trợ công nghệ thông tin. Các nội dung có mối quan hệ trên cơ sở của đại số logic, trạng thái logic được biểu diễn dưới dạng số 0, 1 nên mức độ tương tác đơn giản khi xét mối quan hệ đầu vào đầu ra của các hàm logic và cổng logic. (3) Kế hoạch tổ chức dạy học được trình bày trong bảng 2.6 Bảng 2.6. Kế hoạch tổ chức bài học hướng dẫn SV tự nghiên cứu Hoạt động học tập SV Hoạt động GV Phương tiện học tập Dự kiến thời gian Lớp nhiệm vụ 1: Tìm hiểu các cổng logic và vi mạch logic GV gửi các file bài giảng và file của các nhiệm vụ lớp nhiệm vụ 1 học tập cho SV - Tiếp nhận nhiệm vụ học tập - Tiếp nhận tài liệu phát tay (Mẫu báo cáo kết quả thực hiện nhiệm vụ) - Hướng dẫn sử dụng phần mềm chuyên ngành Multisim 14.0 - Phát và hướng dẫn tài liệu (mẫu báo cáo cho nhiệm vụ 1.1 đến 1.7) - Minh hoạ bằng hình ảnh 10 phút Hoạt động cá nhân (thực hiện nhiệm vụ 1.1 đến 1.7) - Tác động lên sơ đồ mạch trong phần mềm Multisim 14.0 - Quan sát và ghi chép kết quả vào báo cáo - Tra cứu thông tin các IC số trên Internet - Đọc hiểu các thông tin kĩ thuật của các IC số Thực hiện bài tập 2.1 Quan sát thực hiện nhiệm vụ và giải đáp thắc mắc Máy tính có dữ liệu bài học và kết nối Internet 80 phút Hoạt động toàn lớp - Trình chiếu quá trình tác động và báo cáo kết quả (1 trong 7 kết quả thực hiện theo yêu cầu báo cáo của GV) - So sánh kết quả các nhiệm vụ với kết quả báo cáo và nhận xét - Tiếp nhận kết quả và đạt câu hỏi “Giải thích ý nghĩa của các kí hiệu trong sơ đồ mạch?” - Điều khiển trao đổi và nhận xét kết quả Máy chiếu 35 phút Hoạt động cá nhân: Hệ thống kiến thức tiếp nhận được ở lớp nhiệm vụ 1 dưới hình thức sơ đồ tư duy - Trả lời các ý kiến của SV Máy chiếu 10 phút b. Tổ chức hướng dẫn SV sử dụng mô phỏng trên phần mềm chuyên ngành để khám phá các nội dung học tập trừu tượng * Mục đích Kiểm soát tải nhận thức bắt buộc, giảm tải ngoại lai thông qua sự tích hợp kênh thị giác và thính giác để tăng lượng thông tin lưu trữ trong vùng trí nhớ làm việc trong cùng một thời điểm [63]. Mô phỏng các nội dung trừu tượng và hướng dẫn SV khám phá đối tượng kĩ thuật trên công cụ mô phỏng sẽ giúp SV tiếp nhận các đối tượng qua kênh cảm giác thị giác và thính giác thay vì chỉ tác động một kênh thị giác bằng thông tin mô tả trên văn bản, hoặc qua một kênh thính giác bằng lời nói. * Nội dung và cách thức thực hiện - Phân tích nội dung học tập cần sử dụng phần mềm chuyên ngành mô phỏng + Phân tích các thành phần tương tác của nội dung; + Phân tích mối quan hệ liên kết giữa các thành phần nội dung; + Chọn phần mềm chuyên ngành mô phỏng đảm bảo SV dễ sử dụng và mô phỏng chính xác được các đối tượng trong nội dung học tập. - Xây dựng mô phỏng cho các nội dung trừu tượng. - Thiết kế bài học sử dụng phần mềm chuyên ngành mô phỏng theo cấu trúc mô hình 4C bao gồm: Nhiệm vụ học tập, thông tin hỗ trợ, thông tin thủ tục, bài tập luyện tập cho SV sau mỗi lớp nhiệm vụ. - Xác định các giai đoạn tổ chức dạy học khi sử dụng phần mềm mô phỏng chuyên ngành phù hợp từng nội dung với mục đích giảm tải đã xác định. Các giai đoạn sử dụng mô phỏng trên phần mềm chuyên ngành + Giai đoạn 1: GV sử dụng mô phỏng trên phần mềm để minh hoạ các nội dung trừu tượng. Mục tiêu giảm tải nhận thức cho SV qua hoạt động trực quan hoá các nội dung trừu tượng bằng video hướng dẫn của GV, hoặc hướng dẫn trực tiếp của GV trên đối tượng mô phỏng để tích hợp thông tin trình bày cho SV. Kết hợp sử dụng mô phỏng, hướng dẫn quan sát và đàm thoại để tạo điều kiện cho SV thuật loại tiếp nhận thông tin + Giai đoạn 2: SV sử dụng phần mềm để mô phỏng kiểm tra kết quả thực hiện các nhiệm vụ học tập để tăng cường hoạt động chuyển giao và tự động hoá lược đồ. * Minh hoạ bài học tổ chức hướng dẫn SV sử dụng mô phỏng trên phần mềm chuyên ngành Bài học “Chương 5: Mạch logic dãy” thực hiện ở tuần 10,11, 12 thời lượng 15 tiết (d