Giáo án điện tử Khoa học máy tính 12 kết nối Bài 29: Mô phỏng trong giải quyết vấn đề

NHIỆT LIỆT CHÀO MỪNG CÁC BẠN ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI MÔN TIN HỌC!

KHỞI ĐỘNG

Hãy kể tên một vài ứng dụng mô phỏng mà em biết.

Một số ứng dụng mô phỏng

https://trycolors.com/

Mô phỏng pha màu

https://phet.colorado.edu/

Mô phỏng tương tác dành cho Khoa học và Toán học

Một số ứng dụng mô phỏng

https://traffic-simulation.de/

Mô phỏng giao thông

https://www.labster.com/

Mô phỏng thí nghiệm khoa học

Một số ứng dụng mô phỏng

Mô phỏng thí nghiệm hoá học: Crocodile Chemistry, ChemLab

Ứng dụng vẽ các hình hình học và giải toán: GeoGebra, Cabri II plus, Cabri 3D, Geometer’s Sketchpad,…

BÀI 29: MÔ PHỎNG TRONG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

NỘI DUNG BÀI HỌC

Mô phỏng và lợi ích của mô phỏng

01

Mô phỏng trong thực tế

02

01

Quan sát hình ảnh SGK tr.155 và cho biết: Hai ví dụ về mô phỏng được đề cập đến trong hoạt động là gì? Mô tả lại từng mô phỏng, cách thức hoạt động và chỉ ra lợi ích.

Hình 29.1.

Một số

hệ thống mô phỏng

Trường bắn ảo

Ví dụ 1

Mô tả: Mô phỏng huấn luyện bắn súng bộ binh 3D.

Hoạt động: Tạo môi trường bắn súng ảo (địa hình, mục tiêu, âm thanh, giật súng).

Lợi ích: Luyện tập an toàn, tiết kiệm; nâng cao kỹ năng bắn; chuẩn bị tốt trước khi bắn thật.

Giải phẫu hệ tiêu hóa cơ thể người

Ví dụ 2

Mô tả: Mô phỏng cơ thể người để dạy và thực hành y khoa.

Hoạt động: Tạo mô hình 3D cơ quan, cho phép khám phá, tương tác, thực hành kỹ thuật.

Lợi ích: Học trực quan, thực hành an toàn, hỗ trợ nghiên cứu, tiết kiệm chi phí.

THẢO LUẬN NHÓM

Mô phỏng là gì?

Mục tiêu của

mô phỏng là gì?

Mô phỏng là một kỹ thuật tái tạo các sự kiện, sự vật hay hệ thống, quy trình thực tế trong điều kiện thử nghiệm để phục vụ nghiên cứu hoặc đào tạo.

Khái niệm

Mục tiêu

Nhằm xây dựng mô hình của hệ thống trong điều kiện thử nghiệm (mô hình ảo) để khảo sát, nghiên cứu, thậm chí thực hiện các tương tác khác nhau.

Giúp hiểu rõ hoặc dự đoán cách hệ thống hoạt động trong những điều kiện cụ thể mà không cần thực hiện trong thực tế.

Đọc thông tin SGK tr.156 và cho biết: Mô phỏng chỉ được áp dụng trong một số lĩnh vực nhất định như quân sự và y tế, đúng hay sai?

Một số lợi ích của mô phỏng

Đọc thông tin SGK và cho biết: Liệt kê các lợi ích của mô phỏng?

Hiệu quả về chi phí

Kết quả nhanh hơn

Khả năng

tùy chỉnh

Giảm thiểu rủi ro

Hỗ trợ

đào tạo

Đọc thông tin SGK tr.156 và thực hiện nhiệm vụ: Lấy 2 đến 3 ví dụ minh họa cho các lợi ích của mô phỏng.

Ví dụ

Nghiên cứu và đào tạo: 

Mô phỏng quá trình sản xuất trong nhà máy để đào tạo công nhân mà không làm gián đoạn sản xuất thực tế.

Hiểu rõ hoạt động của hệ thống: 

Mô phỏng dòng chảy giao thông để tìm ra các điểm nghẽn và cải thiện luồng giao thông.

Khung kiến thức

Mô phỏng là một kỹ thuật tái tạo hệ thống thực trong điều kiện thử nghiệm để phục vụ nghiên cứu hoặc đào tạo. Trong Công nghệ thông tin, mô phỏng là việc sử dụng phần mềm để tạo ra các mô hình ảo. Mô phỏng có thể đem lại hiệu quả kinh tế cao, tối ưu hoá hiệu suất, giảm thiểu rủi ro, hỗ trợ cải tiến hay phát triển các sản phẩm hoặc quy trình mới.

Câu hỏi SGK tr.156: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Mô phỏng là quá trình tái hiện một hệ thống thực tế bằng cách sử dụng một mô hình tương tự như hệ thống thực tế.

B. Mô phỏng là một quá trình tạo ra một hệ thống thực tế hoàn toàn mới và không liên quan đến hệ thống thực tế ban đầu.

C. Mô phỏng chỉ được sử dụng trong nghiên cứu và phát triển các sản phẩm kĩ thuật.

D. Việc đầu tư xây dựng một hệ thống mô phỏng luôn tiết kiệm chi phí hơn việc tạo mẫu hoặc thử nghiệm trong thực tế.

02

Đọc thông tin mục 2 SGK và cho biết: Mô phỏng được áp dụng trong các lĩnh vực nào? Mô tả ngắn gọn mô phỏng.

Các lĩnh vực sử dụng mô phỏng

Lĩnh vực kĩ thuật

Y tế và

y học

Công nghiệp giải trí và trò chơi điện tử

Trong nhà trường và trong nghiên cứu

Quân sự

Trong lĩnh vực kĩ thuật

Tối ưu thiết kế, kiểm tra an toàn, giảm nhu cầu nguyên mẫu (máy bay, ô tô, công trình...). Đào tạo lái xe, vận hành thiết bị.

Trong lĩnh vực y tế

Hướng dẫn quy trình y khoa, mô hình hóa dịch bệnh, đánh giá thuốc và phương pháp điều trị.

Trong lĩnh vực giải trí

Tạo môi trường, kịch bản thực tế, hiệu ứng chân thực trong phim và trò chơi điện tử.

Trong giáo dục/nghiên cứu

Thí nghiệm ảo an toàn (Vật lý, Hóa học, Sinh học). Quan sát hiện tượng tự nhiên, mô hình hóa toán học, dự đoán tác động môi trường.

Thí nghiệm ảo an toàn (Vật lý, Hóa học, Sinh học). Quan sát hiện tượng tự nhiên, mô hình hóa toán học, dự đoán tác động môi trường.

Trong quân sự

Đọc thông tin mục 2 SGK và cho biết: Mô phỏng được áp dụng trong các lĩnh vực trên có lợi ích gì?.

Lợi ích khi sử dụng mô phỏng

Hiệu quả về chi phí

Kết quả nhanh hơn

Khả năng

tùy chỉnh

Giảm thiểu rủi ro

Hỗ trợ

đào tạo

Khung kiến thức

Mô phỏng là một kĩ thuật hữu ích, có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như kĩ thuật, công nghệ, y tế, giáo dục, khoa học và đời sống.

Câu hỏi SGK tr.158: Hãy giới thiệu về ứng dụng mô phỏng trong một lĩnh vực nào đó mà em quan tâm.

Gợi ý

Ứng dụng: EnergyPlus - Mô phỏng hiệu suất năng lượng tòa nhà

Lĩnh vực: 

Thiết kế kiến trúc, kỹ thuật xây dựng, năng lượng.

Mô tả: là phần mềm mô phỏng động, mã nguồn mở, được phát triển bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE)

Cách hoạt động

Tạo mô hình: Xây dựng mô hình 3D của tòa nhà, xác định vật liệu, hệ thống HVAC, chiếu sáng.

Nhập dữ liệu: Khai báo vị trí, khí hậu, lịch trình sử dụng, thông số kỹ thuật.

Mô phỏng: Phần mềm tính toán dòng nhiệt, dòng khí, tiêu thụ năng lượng theo thời gian (thường là một năm).

Phân tích: Xuất báo cáo chi tiết về tiêu thụ năng lượng, chi phí vận hành, chỉ số hiệu suất.

Tối ưu hóa: 

Điều chỉnh thiết kế dựa trên kết quả mô phỏng để cải thiện hiệu suất.

Lợi ích

Tiết kiệm chi phí: 

Giảm tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí vận hành.

Bền vững: 

Giảm khí thải carbon, thân thiện với môi trường.

Tiện nghi: 

Tối ưu hóa nhiệt độ, ánh sáng, chất lượng không khí.

Quyết định thông minh: 

Dựa trên dữ liệu thực tế để đưa ra quyết định thiết kế.

Tiêu chuẩn: 

Tuân thủ các tiêu chuẩn về hiệu suất năng lượng.

LUYỆN TẬP (CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM)

Câu 1. Kỹ thuật mô phỏng là gì?

A. Tạo mẫu vật lý

B. Tái tạo các sự kiện, sự vật hoặc hệ thống thực tế trong điều kiện thử nghiệm

C. Chỉ sử dụng

máy tính để tính toán

D. Phân tích dữ liệu thực tế

Câu 2. Mô phỏng giúp giảm thiểu

A. Rủi ro và sai sót

B. Sự phát triển

của sản phẩm

C. Nhu cầu về công nghệ

D. Tiến độ

thực hiện dự án

Câu 3. Lợi ích nào sau đây không phải là mục tiêu của mô phỏng trong lĩnh vực kỹ thuật?

• Tối ưu hóa

B. Kiểm tra

độ bền của sản phẩm

C. Mô phỏng hành vi người chơi trong trò chơi điện tử

D. Giảm chi phí

nguyên mẫu vật lý

Câu 4. Mô phỏng có thể cung cấp kết quả nhanh chóng trong thời gian bao lâu?

--------------- Còn tiếp ---------------