Đề tài Những nguyên tắc sáng tạo được ứng dụng trong học tập di động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN HỆ THỐNG THÔNG TIN TIỂU LUẬN PHƯƠNG PHÁP NGUYÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC NHỮNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG HỌC TẬP DI ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM Học viên: Nguyễn Huỳnh Minh Duy - 1212009 Lớp: Cao học Hệ thống thông tin K22 TP. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 1 Mục lục Khái quát “40 Nguyên tắc Sáng tạo Cơ bản” ....................................... 4 Chương 1 1.1 “40 Nguyên tắc Sáng tạo Cơ bản” .............................................................. 4 1.2 Nội dung các Nguyên tắc sáng tạo: ............................................................. 2 1.2.1 Nguyên tắc tách khỏi đối tượng ........................................................... 2 1.2.2 Nguyên tắc kết hợp .............................................................................. 2 1.2.3 Nguyên tắc vạn năng ............................................................................ 3 1.2.4 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ ............................................................ 3 1.2.5 Nguyên tắc dự phòng ........................................................................... 4 1.2.6 Nguyên tắc linh động ........................................................................... 5 1.2.7 Nguyên tắc quan hệ phản hồi ............................................................... 6 1.2.8 Nguyên tắc tự phục vụ ......................................................................... 6 1.2.9 Nguyên tắc rẻ thay cho đắt ................................................................... 7 1.2.10 Nguyên tắc thay đổi màu sắc ............................................................. 8 Giảng dạy và học tập trong môi trường di động .................................. 9 Chương 2 2.1 Giới thiệu .................................................................................................... 9 2.2 Công nghệ không dây ................................................................................. 9 2.2.1 Thiết bị không dây ............................................................................... 9 2.2.2 Công nghệ giao tiếp không dây ......................................................... 13 2.3 Giảng dạy và học tập trong môi trường di động ....................................... 18 2.3.1 Lợi ích của việc giảng dạy và học tập trong môi trường di động ...... 23 2 2.3.2 Một số mô hình giảng dạy và học tập trong môi trường di động ...... 25 2.4 Ứng dụng của các Nguyên tắc Sáng tạo Cơ bản vào m-Learning ............ 29 2.4.1 Nguyên tắc tách khỏi đối tượng: ........................................................ 29 2.4.2 Nguyên tắc kết hợp ............................................................................ 29 2.4.3 Nguyên tắc vạn năng: ......................................................................... 30 2.4.4 Nguyên tắc ứng suất sơ bộ: ................................................................ 30 2.4.5 Nguyên tắc dự phòng: ........................................................................ 30 2.4.6 Nguyên tắc linh động ......................................................................... 30 2.4.7 Nguyên tắc quan hệ phản hồi ............................................................. 30 2.4.8 Nguyên tắc tự phục vụ ....................................................................... 31 2.4.9 Nguyên tắc rẻ thay cho đắt ................................................................. 31 2.4.10 Nguyên tắc thay đổi màu sắc ........................................................... 31 2.5 Tình hình Mobile Learning trong tương lai .............................................. 31 3 Lời nói đầu Trong những năm trở lại đây, học tập trong môi trường di động (M-Learning; m-Learning) là một chủ đề khá mới mẻ. Song ưu điểm của nó chính là kết hợp với phương pháp truyền thống cùng các thiết bị và công nghệ không dây hiện đại. Điều này có thể giúp người học có thể học ở khắp mọi nơi, mà không cần phải trực tiếp đến lớp. So với phương pháp học truyền thống, học tập trong môi trường di động là một môi trường mang lại nhiều lợi ích như: thu hẹp khoảng cách địa lý, tăng tính linh hoạt và ý thức tự giác của người học, hỗ trợ thảo luận trao đổi học tập nhóm…v.v. Chính vì vậy, học tập trong môi trường di động vừa là thử thách lớn cũng vừa là cơ hội tuyệt vời để phát triển chương trình đào tạo dạy và học. Mục tiêu của tiểu luận nhằm áp dụng góc nhìn sáng tạo để hiểu rõ và sâu hơn về mô hình m-learning cũng như việc Áp dụng mô hình này tại Việt Nam và Dự đoán tình hình của m-Learning trong tương lai trên cơ sở “40 Nguyên tắc Sáng tạo Cơ bản”. Tôi xin chân thành cám ơn GS. TSKH Hoàng Kiếm đã tận tâm truyền đạt cũng như chia sẻ kinh nghiệm trong suốt quá trình giảng dạy. Điều này giúp tôi rất nhiều trong việc nhìn ra vấn đề và tiếp cận khoa học công nghệ thông tin một cách có phương pháp, có tư duy. 4 Khái quát “40 Nguyên tắc Sáng tạo Cơ bản” Chương 1 Mục tiêu của chương sẽ trình bày danh sách 40 Nguyên tắc Sáng tạo Cơ bản. Qua quá trình tìm hiểu, phân tích và tiếp cận m-Learning, tôi đã rút trích 10 phương pháp phù hợp nhất cho nội dung của tiểu luận để trình bày tại chương này. 1.1 “40 Nguyên tắc Sáng tạo Cơ bản” Rất nhiều người trong chúng ta cho rằng sáng tạo mang tính bẩm sinh, trời phú. Nhưng đối với những người theo thuyết sáng tạo (TRIZ) thì cái điều mà tưởng chừng rất thần bí và có vẻ phụ thuộc vào năng khiếu rất nhiều như vậy cũng có thể HỌC HỎI được và học hỏi một cách rất có qui tắc [8]. Phương pháp TRIZ là phát minh cuả Genrich S. Altshuller (1926-1998). Đây là một phương pháp rất hữu hiệu có thể áp dụng được trong nhiều tình huống cần các giải pháp mới. Sau đây là 40 Nguyên tắc Sáng tạo Cơ bản [1]: 1. Nguyên tắc phân nhỏ 2. Nguyên tắc tách khỏi 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ 4. Nguyên tắc phản đối xứng 5. Nguyên tắc kết hợp 6. Nguyên tắc vạn năng 7. Nguyên tắc chứa trong 8. Nguyên tắc phản trọng lượng 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ 11. Nguyên tắc dự phòng 12. Nguyên tắc đẳng thế 13. Nguyên tắc đảo ngược 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hoá 15. Nguyên tắc linh động 16. Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác 18. Nguyên tắc sử dụng dao động cơ học 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích 21. Nguyên tắc vượt nhanh 22. Nguyên tắc biến hại thành lời 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi 2 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian 25. Nguyên tắc tự phục vụ 26. Nguyên tắc sao chép (copy) 27. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt” 28. Thay thế sơ đồ cơ học 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng 30. Sử dụng vỏ dẻo và năng lượng 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc 33. Nguyên tắc đồng nhất 34. Nguyên tắc phân huỷ hoặc tái sinh các phần 35. Thay đổi thông số hoá lý của đối tượng 36. Sử dụng chuyển pha 37. Sử dụng sự nở nhiệt 38. Sử dụng các chất ôxy hoá mạnh 39. Thay đổi độ trơ 40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) 1.2 Nội dung các Nguyên tắc sáng tạo: 1.2.1 Nguyên tắc tách khỏi đối tượng Nội dung: 1.2.1.1 - Tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay ngược lại, tách phần duy nhất “cần thiết” (tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng. Nhận xét: 1.2.1.2 - Đối tượng, thông thường, có nhiều thành phần (tính chất, khía cạnh, chức năng…), trong khi đó, người ta chỉ thực sự cần 1 trong những số đó. Vậy không nên dùng cả đối tượng vì sẽ tốn thêm chi phí hoặc vận chuyển không thuận tiện. Phải nghĩ cách tách cái cần thiết ra để sử dụng riêng. Tương tự như vậy đối với phần gây phiền phức, để khắc phục nhược điểm có trong đối tượng. - Do tách khỏi đối tượng mà phần tách ra (hoặc phần giữ lại) có thêm những tính chất, những khả năng mới (nhiều khi, ngược với cái cũ). Do đó, cần tận dụng chúng. 2 - Khi nói “tách khỏi” mới chỉ ra định hướng suy nghĩ, định hướng việc làm. Để trả lời câu hỏi “Làm thế nào để tách khỏi?” cần tham khảo cách làm ở những lĩnh vực chuyên về công việc đó như luyện kim, lọc, trích ly, chọn giống, giải phẫu, tuyển lựa… - Nguyên tắc tách khỏi hay dùng với các nguyên tắc: 1. Phân nhỏ, 3. Phẩm chất cục bộ, 5. Kết hợp, 6. Vạn năng, 15. Linh động… 1.2.2 Nguyên tắc kết hợp Nội dung: 1.2.2.1 - Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng d ng cho các hoạt động kế cận. - Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. Nhận xét: 1.2.2.2 - “Kế cận”, không nên chỉ hiểu gần nhau về mặt vị trí hay chức năng, mà nên hiểu là có quan hệ với nhau, bổ xung cho nhau... Do vậy, có thể có những kết hợp các đối tượng “ngược nhau” (ví dụ bút chì kết hợp với tẩy) . - “Kết hợp” cần hiểu theo nghĩa rộng, không đơn thuần cộng thêm (kiểu số học) hay gắn thêm (kiểu cơ học), mà còn được hiểu chuyển giao, đưa vào những ý tưởng, tính chất, chức năng... từ những lĩnh vực hoặc những đối tượng khác. - Đối tượng mới, tạo nên do sự kết hợp, thường có những tính chất, khả năng mà từng đối tượng riêng rẽ trước đây chưa có. Điều này có nguyên nhân sâu xa là lượng đổi thì chất đổi và do tạo được sự thống nhất mới của các mặt đối lập. - Trong thực tế, các hiện tượng, quá trình, sự việc....thường hay đan xen nhau nên khả năng kết hợp luôn luôn có. Do vậy, cần chú ý khai thác nguồn dự trữ này. - Nguyên tắc kết hợp thường hay sử dụng với 1. Nguyên tắc phân nhỏ, 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ... 3 1.2.3 Nguyên tắc vạn năng Nội dung: 1.2.3.1 - Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của đối tượng khác. Nhận xét: 1.2.3.2 - Nguyên tắc vạn năng là trường hợp riêng của nguyên tắc kết hợp: kết hợp về mặt chức năng trên cùng một đối tượng. - Nguyên tắc vạn năng, trước tiên và hay được d ng trong các lĩnh vực, tại đó có những sự hạn chế việc phát triển theo “chiều rộng” như khó có thể tăng thêm về trọng lượng, thể tích, diện tích… Các lĩnh vực đó là quân sự, hàng không, vũ trụ, thám hiểm, du lịch, các trang thiết bị dùng tại những nơi chật chội… - Nguyên tắc vạn năng còn được dùng với mục đích tăng mức độ tận dụng các nguồn dự trữ có trong đối tượng, do vậy, tiết kiệm được vật liệu, không gian, thời gian, năng lượng. - Nguyên tắc vạn năng thường hay dùng với nguyên tắc 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích. - Nguyên tắc vạn năng đóng vai trò quan trọng trong thiết kế, chế tạo, dự báo…, vì nó phản ánh khuynh hướng phát triển, tăng số chức năng mà đối tượng có thể thực hiện được. 1.2.4 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ Nội dung: 1.2.4.1 - Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại). 4 Nhận xét: 1.2.4.2 - Từ “ứng suất” cần phải hiểu theo nghĩa rộng, không chỉ đơn thuần là sự nén, sự kéo căng cơ học....mà là bất ký loại ảnh hưởng, tác động nào. - Thông thường, sau tác động sẽ có phản tác động. Cần chú ý làm sao cho phản tác động mang lại ích lợi nhất. - Tinh thần chung của nguyên tắc này là muốn gặt thì phải gieo trồng, chăm bón, đầu tư từ trước đó. - Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ cùng với 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ, 11. Nguyên tắc dự phòng, phản ánh sự thống nhất giữa quá khứ, hiện tại và tương lai. - Ba nguyên tắc nói trên đòi hỏi phải có sự nhìn trước, dự báo, tưởng tượng, nghĩ trước, chuẩn bị giải pháp trước. - Chúng giúp khắc phục thói quen xấu “ nước đến chân mới nhảy”. 1.2.5 Nguyên tắc dự phòng Nội dung: 1.2.5.1 - B đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn. Nhận xét: 1.2.5.2 - Ít có công việc nào, có thể thực hiện với độ tin cậy tuyệt đối. Đấy chưa kể đến điều kiện, môi trường, hoàn cảnh với thời gian cũng thay đổi. Do vậy cần tiên liệu trước những mạo hiểm, rủi ro, tai nạn, ốm đau, bệnh tật, thiên tai có thể xảy ra mà có những biện pháp dự phòng từ trước. - Ngoài ra, cần chú ý đến các hậu quả xấu có thể có do kết quả công việc mang lại: mọi cái đều có phạm vi áp dụng của nó, nếu đi ra ngoài phạm vi áp dụng này, lợi có thể biến thành hại; trong cái lợi có thể có cái hại; có thể lợi về mặt này nhưng hại về mặt khác. 5 - Có thể nói, chi phí cho dự phòng là chi phí thêm, không mong muốn. Khuynh hướng phát triển là tăng độ tin cậy của đối tượng, công việc. Để làm điều đó cần sử dụng các vật liệu mới, các hiệu ứng mới, cách tổ chức mới... - Tinh thần chung của nguyên tắc này là cảnh giác và chuẩn bị biện pháp đối phó từ trước. 1.2.6 Nguyên tắc linh động Nội dung: 1.2.6.1 - Cần thay đổi các đặt trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc. - Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau. Nhận xét: 1.2.6.2 - Thông thường, công việc là quá trình, xảy ra trong khoảng thời gian nhất định. Gồm các giai đoạn với những tình huống khác nhau. Nguyên tắc linh động đòi hỏi phải có cái nhìn bao quát cả quá trình để làm đối tượng hoạt động tối ưu trong từng giai đoạn. Muốn thế đối tượng không thể ở dạng cố định, cứng nhắc mà phải trở nên điều khiển được. Xét về mặt cấu trúc, các mối liên kết trong đối tượng phải “mềm dẻo”, “có nhiều trạng thái”, để từng phần đối tượng có khả năng “dịch chuyển” (hiểu theo nghĩa rộng) đối với nhau. - Cần phải hiểu từ “tối ưu” trong hai mối quan hệ: 1) đối với chính đối tượng, công việc mà đối tượng thực hiện và 2) đối với người sử dụng và môi trường bên ngoài (bảo đảm sức khỏe, không gây ô nhiễ m). - Tinh thần chung của “nguyên tắc linh động” là, đối tượng phải có những đa dạng phù hợp với sự thay đổi đa dạng của bên ngoài để đem lại hiệu quả cao nhất. - Nguyên tắc linh động tạo sự thống nhất giữa “tĩnh” và “động”, “cố định” và “thay đổi”...... 6 1.2.7 Nguyên tắc quan hệ phản hồi Nội dung: 1.2.7.1 - Thiết lập quan hệ phản hồi - Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó. Nhận xét: 1.2.7.2 - Quan hệ phản hồi là khái niệm rất cơ bản của điều khiển học, có phạm vi ứng dụng rất rộng. Có thể nói, ở đâu cần có sự điều khiển (quản lý, ra quyết định), ở đó cần chú ý tạo lập quan hệ phản hồi và hoàn thiện nó. - Khi thành lập quan hệ phản hồi cần chú ý tận dụng những nguồn dự trữ có sẵn trong hệ để đưa ra cấu trúc tối ưu. - Nguyên tắc này phản ánh khuynh hướng phát triển: làm tăng tính điều khiển đối tượng, tự động hoá cho nên rất có ích cho việc suy nghĩ định hướng hay lựa chọn bài toán, cách tiếp cận, dự báo. - Nguyên tắc này còn có tác dụng với chính người giải: thường xuyên rút kinh nghiệm dựa trên những tác động ngược lại, tự điều chỉnh để ngày càng tiến bộ, tránh mắc lại những sai lầm của chính mình và của người khác. 1.2.8 Nguyên tắc tự phục vụ Nội dung: 1.2.8.1 - Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. - Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư. Nhận xét: 1.2.8.2 - Để đối tượng, ngoài việc thực hiện chức năng chính, còn thực hiện thêm những chức năng phụ trợ, cần chú ý sử dụng các nguồn dự trữ có sẵn trong hệ, đặc biệt, những 7 nguồn dự trữ trời cho không mất tiền như lực trọng trường, nhiệt độ môi trường, độ ẩm, không khí.... - Do sự ô nhiễm môi trường, sự cạn kiệt dần các nguồn cung cấp tự nhiên, vấn đề sử dụng phế liệu, chất thải năng lượng dư ngày càng được chú ý giải quyết và đây cũng là một loại nguồn dự trữ cần khai thác. Về mặt lý tưởng, cần có một chu trình sản xuất khép kín. - Nguyên tắc này hay được dùng với các nguyên tắc 2- Nguyên tắc tách khỏi, 6- Nguyên tắc vạn năng, 23- Nguyên tắc quan hệ phản hồi... - Nguyên tắc tự phục vụ phản ánh khuynh hướng phát triển: đối tượng dần tiến đến tự động thực hiện công việc hoàn toàn, nói cách khác, vai trò tham gia của con người sẽ dần tiến tới không. Cao hơn nữa, khi các đối tượng nhân tạo được thay thế bằng các quá trình có sẵn trong tự nhiên thì “tự phục vụ” sẽ đạt được mức lý tưởng. - Tinh thần của nguyên tắc này đặc biệt có ý nghĩa đối với việc giáo dục, đào tạo. Phải làm sao để có được những con người biết tự học, tự rèn luyện, tự giác hành động theo những qui luật phát triển của hiện thực khách quan.... 1.2.9 Nguyên tắc rẻ thay cho đắt Nội dung 1.2.9.1 - Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (thí dụ như về tuổi thọ). Nhận xét 1.2.9.2 - Có nhiều nguyên nhân dẫn đến việc cần tìm đối tượng rẻ tiền thay cho đối tượng đắt tiền, ví dụ như: d ng một lần để khỏi mất thời gian bảo trì sửa chữa. Đáp ứng được yêu cầu đông đảo của người tiêu dùng (vừa túi tiền). Các nguyên vật liệu lấy từ tự nhiên ngày càng khan hiếm, khó tái tạo, vậy cần đưa ra những cái nhân tạo, gần tương đương, tránh tàn phá môi trường.... 8 - “Rẻ” thay cho “đắt” có thêm được những tính chất mới như có thể sản xuất nhanh, nhiều, thay đổi mẫu mã, kiểu dáng nhanh chóng, bảo đảm các điều kiện vệ sinh, tránh lây lan bệnh tật (vì chỉ dùng một lần).... - Về cách tiếp cận giải quyết vấn đề, nguyên tắc này đòi hỏi người giải không cứng nhắc, cầu toàn, chờ đợi điều kiện lý tưởng khi phải giải các bài toán khó. - Cần chú ý tới khả năng nâng chất lượng kèm theo hạ giá thành của đối tượng. Để làm được việc này cần khai thác các nguồn dự trữ có sẵn, đặc biệt những nguồn dự trữ trời cho không mất tiền. 1.2.10 Nguyên tắc thay đổi màu sắc Nội dung 1.2.10.1 - Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Thay đổi độ trong suốt của của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, hùynh quang. - Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu. - Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. Nhận xét 1.2.10.2 - Từ “trong suốt” cần được hiểu theo nghĩa rộng, không chỉ riêng cho vùng biểu kiến. - Trong năm giác quan của con người, thị giác phát triển và đóng vai trò quan trọng nhất: hơn 90% thông tin nhận được từ thế giới bên ngoài và qua con đường thị giác. - Màu sắc có nhiều, do đó cần tránh thói quen chỉ sử dụng một loại màu nào đó. Cần qui ước mỗi loại màu tương ứng với cái gì, trên cơ sở đó dễ bao quát, xử lý thông tin nhanh. 9 - Các hình vẽ, ký hiệu thích hợp rất có tác dụng, giúp cho suy nghĩ thoáng, thấy được các mối liên hệ giữa các bộ phận. Nếu có thể, nên vẽ sơ đồ khối, chúng giúp không chỉ thấy cây mà còn thấy rừng. - Nguyên tắc thay đổi màu sắc hay sử dụng với các thủ thuật như 2. Nguyên tắc tách khỏi, 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ, 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ, 26. Nguyên tắc sao chép (copy).... Giảng dạy và học tập trong môi trường di động Chương 2 2.1 Giới thiệu Trong chương này, đầu tiên tôi sẽ giới thiệu sơ lược về công nghệ không dây bao gồm: thiết bị không dây và công nghệ giao tiếp không dây đã được áp dụng phổ biến trong cuộc sống. Sau đó, giới thiệu về m-Learning - mô hình giảng dạy và học tập trong môi trường di động. Sau cùng sẽ ứng dụng các Nguyên lý Sáng tạo Cơ bản để hiểu rõ hơn về m-Learning cũng như Dự báo m-Learning về tương lai. 2.2 Công nghệ không dây 2.2.1 Thiết bị không dây Laptop, Notebook Máy tính xách tay (laptop, notebook) là thiết bị di động đang được sử dụng phổ biến hiện nay. Từ khi được ra mắt, máy tính xách tay đã đạt đỉnh cao về thành tựu và phát triển, với máy tính bảng (Tablet PC) là phiên bản mới nhất của máy tính xách tay. Máy tính bảng nói chung không đơn thuần chỉ dừng lại ở việc giải trí tốt mà còn phục vụ những nhu cầu cơ bản như soạn thảo văn bản, chỉnh sửa hình ảnh đơn giản. Việc cập nhập thông tin dễ dàng cũng giúp ích rất nhiều cho người dùng sinh viên trong học tập. Một ưu điểm nữa của thiết bị này là có kích thước nhỏ gọn dễ cầm theo bên người 10 để tương tác, sử dụng trong mọi hoàn cản