BÀI 29 - MÔ PHỎNG TRONG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ (KNTT

Bài 29 – Mô phỏng trong giải quyết vấn đề (kntt - cs)

Đây là bài soạn gợi ý trả lời SGK tin học 12 (bộ sách Kết nối tri thức). Bài này thuộc định hướng: Khoa học máy tính (CS). Các em truy cập vào để tham khảo nhé. Chúc các em có nhiều sức khỏe và chăm ngoan học giỏi.

Nháy vào các mục bên dưới để xem nhanh hơn
Khởi động	Hoạt động 1	Câu hỏi(t.156)
Hoạt động 2	Câu hỏi(t.158)	Luyện tập	Vận dụng

Khởi động (trang 118): Hãy nêu một vài ứng dụng mô phỏng mà em biết.

Gợi ý trả lời:

Một số ứng dụng mô phỏng em biết như:
- PhET Interactive Simulations.
- Space T.
- Phần mềm ôn tập Mô phỏng lái ô tô.

1. MÔ PHỎNG VÀ LỢI ÍCH CỦA MÔ PHỎNG

Hoạt động 1 (trang 155): Thảo luận về lợi ích của mô phỏng trong hai ví dụ dưới đây:
Ví dụ 1. Trường bắn ảo (Hình 29.1a) là một ứng dụng mô phỏng huấn luyện bắn súng bộ binh đã được triển khai ở Việt Nam, cho phép luyện tập, nâng cao kĩ thuật ngắm, bắn cho bộ đội trước khi bắn đạn thật trên thao trường. Ứng dụng này cho phép mô phỏng các đối tượng mục tiêu, thực địa trong môi trường đồ hoạ ba chiều (3D), mô phỏng âm thanh, hình ảnh của quá trình tương tác thực – ảo, mô phỏng hiện tượng giật của súng tương tự như khi bắn đạn thật,...
Ví dụ 2. Giải phẫu ảo (Hình 29.1b) là một ứng dụng mô phỏng trong giảng dạy, nghiên cứu và thực hành các kĩ thuật y khoa. Ứng dụng này tạo mô hình ảo của các cơ quan, bộ phận trong cơ thể con người. Người dùng có thể khám phá và tương tác với mô hình ảo, quan sát cấu tạo và tìm hiểu chức năng của chúng, cũng như thực hành những kĩ thuật y khoa khác nhau trên các mô hình đó.

Gợi ý trả lời:

a) Trường bắn ảo cho phép bộ đội luyện tập và cải thiện kỹ năng bắn súng trước khi tiến hành thực hành trên thao trường. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro và chi phí liên quan đến việc sử dụng đạn thật. Mô phỏng cung cấp một môi trường an toàn và kiểm soát, nơi người sử dụng có thể tương tác với các đối tượng mục tiêu và thực địa được mô phỏng 3D. Đồng thời, mô phỏng âm thanh và hình ảnh cũng được tái tạo để tạo ra trải nghiệm gần giống thực tế nhất.
b) Giải phẫu ảo là một ứng dụng quan trọng trong giáo dục y khoa. Nó cho phép sinh viên y khoa và các chuyên gia y tế tương tác với mô hình ảo của các cơ quan và bộ phận trong cơ thể con người. Điều này giúp họ nắm vững kiến thức về cấu trúc và chức năng của các cơ quan, và thực hành các kỹ thuật y khoa trên mô hình mà không cần tiến hành trực tiếp trên người thật. Điều này không chỉ giảm thiểu rủi ro cho bệnh nhân, mà còn giúp sinh viên và chuyên gia y tế rèn kỹ năng một cách hiệu quả hơn.
CÂU HỎI (trang 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.

Gợi ý trả lời:

Phát biểu A đúng.

2. MÔ PHỎNG TRONG THỰC TẾ

Hoạt động 2 (trang 157): Mô tả một ứng dụng mô phỏng trong thực tế mà em biết. Ứng dụng đó thuộc lĩnh vực nào, có những lợi ích gì?

Gợi ý trả lời:

Một ứng dụng mô phỏng trong thực tế mà em biết là mô phỏng phẫu thuật y khoa. Đây là một ứng dụng thuộc lĩnh vực y học, đặc biệt là đào tạo y khoa và phẫu thuật.
Mô tả ứng dụng:
• Ứng dụng này sử dụng công nghệ thực tế ảo (Virtual Reality - VR) hoặc thực tế tăng cường (Augmented Reality - AR) để mô phỏng các quy trình phẫu thuật phức tạp.
• Các bác sĩ phẫu thuật có thể thực hành và làm quen với các kỹ thuật phẫu thuật trong một môi trường ảo, nơi họ có thể thực hiện các thao tác như cắt, khâu, và tái tạo mô mà không cần phải thao tác trên bệnh nhân thật.
Lợi ích:
- An toàn hơn cho bệnh nhân: Thay vì phải thực hiện các ca phẫu thuật trên bệnh nhân thật khi chưa có đủ kinh nghiệm, các bác sĩ có thể thực hành trên mô phỏng để giảm rủi ro và nâng cao kỹ năng.
- Nâng cao kỹ năng: Ứng dụng mô phỏng giúp các bác sĩ và sinh viên y khoa cải thiện kỹ năng phẫu thuật, hiểu rõ hơn về cơ thể con người, và làm quen với các tình huống khẩn cấp mà họ có thể gặp phải trong thực tế.
- Tiết kiệm chi phí: Mô phỏng phẫu thuật giúp giảm chi phí cho việc sử dụng tài nguyên y tế, như mô thật hay động vật thí nghiệm, trong quá trình đào tạo.
- Cải thiện sự tự tin: Khi các bác sĩ phẫu thuật đã thực hành nhiều lần trên mô phỏng, họ sẽ tự tin hơn khi thực hiện trên bệnh nhân thật, từ đó tăng hiệu quả và thành công của ca phẫu thuật.
- Cập nhật kiến thức liên tục: Các ứng dụng mô phỏng có thể được cập nhật với những kỹ thuật mới nhất, giúp các bác sĩ liên tục học hỏi và làm quen với những phương pháp mới.
Ứng dụng này đang ngày càng phổ biến và đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe.
CÂU HỎI (trang 158): Hãy giới thiệu về ứng dụng mô phỏng trong một lĩnh vực nào đó mà em quan tâm.

Gợi ý trả lời:

Mô phỏng là một công cụ rất mạnh mẽ và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Em đặc biệt quan tâm đến lĩnh vực y tế, nơi mà mô phỏng đang trở thành một công cụ không thể thiếu.
Trong y tế, mô phỏng được sử dụng để tạo ra các môi trường giả lập, giúp các bác sĩ và nhân viên y tế rèn luyện kỹ năng, xử lý tình huống phức tạp, và học hỏi mà không gây rủi ro cho bệnh nhân. Ví dụ, mô phỏng phẫu thuật giúp các bác sĩ phẫu thuật luyện tập kỹ năng mổ mà không cần sử dụng cơ thể thực. Công nghệ này cho phép họ luyện tập, thực hành và chuẩn bị cho các ca mổ khó.
Ngoài ra, mô phỏng còn được ứng dụng trong việc huấn luyện đội ngũ nhân viên y tế khi đối mặt với các tình huống khẩn cấp như cấp cứu, đại dịch hay thảm họa. Thông qua việc mô phỏng các tình huống thực tế, đội ngũ y tế có thể phản ứng nhanh chóng và chính xác hơn khi các tình huống này xảy ra trong thực tế.
Một lợi ích lớn nữa của mô phỏng trong y tế là khả năng tùy chỉnh các kịch bản để phù hợp với nhiều tình huống khác nhau. Điều này giúp cải thiện hiệu quả đào tạo và nâng cao chất lượng chăm sóc y tế.

LUYỆN TẬP

Luyện tập 1 (trang 125): Hãy chỉ ra một vài tình huống trong một lĩnh vực cụ thể được nêu trong Mục 2 và phân tích sự cần thiết phải sử dụng mô phỏng?

Gợi ý trả lời:

Trong lĩnh vực kĩ thuật, mô phỏng có thể được sử dụng để giải quyết các vấn đề và tình huống cụ thể, bao gồm:
- Kĩ thuật hàng không: Mô phỏng có thể được sử dụng để kiểm tra tính an toàn và hiệu suất của máy bay mới trong các tình huống khác nhau, như hạ cánh khẩn cấp, hỏa hoạn hoặc cản trở trên đường bay. Nó cũng có thể giúp tối ưu hoá thiết kế máy bay và giảm nhu cầu về nguyên mẫu vật lý.
- Ô tô hóa và kỹ thuật điện tử: Mô phỏng có thể hỗ trợ trong việc thiết lập môi trường và kịch bản gần như thực tế để kiểm tra hiệu suất và an toàn của các hệ thống ô tô, bao gồm cả hệ thống lái tự động. Nó cũng có thể đào tạo và rèn luyện tài xế qua các ca bin mô phỏng tập lái.
- Kỹ thuật y khoa: Mô phỏng có thể được sử dụng để hướng dẫn và huấn luyện các quy trình và kỹ thuật y khoa, bao gồm cả phẫu thuật. Nó cũng có thể mô hình hoá sự lây lan của bệnh dịch và đánh giá hiệu quả của các phương pháp điều trị khác nhau.
- Công nghiệp giải trí và trò chơi điện tử: Mô phỏng là một công cụ quan trọng trong việc tạo ra môi trường và kịch bản gần như thực tế trong các trò chơi điện tử và phim điện ảnh. Nó giúp tạo ra hiệu ứng hình ảnh chân thực và mô hình hoá hành vi của các nhân vật và đối tượng trong trò chơi.
- Giáo dục và nghiên cứu: Mô phỏng có thể cung cấp môi trường an toàn để thực hiện thí nghiệm và tương tác với các mô hình khoa học trong các lĩnh vực như Vật lý, Hóa học, Sinh học và thiên văn học. Nó giúp quan sát hiện tượng tự nhiên, mô hình toán học và dự đoán tác động của biến đổi môi trường.
- Quân sự: Mô phỏng có thể được sử dụng trong diễn tập tác chiến, đánh giá hiệu quả của chiến thuật và huấn luyện sử dụng vũ khí và khí tài thông qua các phần mềm huấn luyện ảo.
Luyện tập 2 (trang 158): Hiện nay, trong chương trình đào tạo cấp bằng lái xe ô tô, học viên phải trải qua một số giờ học nhất định trong cabin mô phỏng (Hình 29.4). Đây là một hệ thống được thiết kế để giả lập quá trình lái xe ô tô trong môi trường ảo. Hãy phân tích các lợi ích của hệ thống này.

Gợi ý trả lời:

Hệ thống cabin mô phỏng trong chương trình đào tạo cấp bằng lái xe ô tô mang lại nhiều lợi ích quan trọng:
- An toàn và tiết kiệm:
+ Học viên có thể trải nghiệm lái xe trong môi trường ảo mà không cần thực sự ra đường, giảm nguy cơ tai nạn và hạn chế tốn nhiên liệu.
+ Hệ thống mô phỏng giúp học viên làm quen với các tình huống giao thông khó khăn mà không gây nguy hiểm cho họ và người khác.
- Thực hành và hiểu rõ hơn:
+ Học viên có thể thực hành các kỹ năng lái xe, như khởi động, dừng xe, đỗ xe, vượt qua chướng ngại vật, và quay đầu, trong môi trường an toàn.
+ Mô phỏng giúp học viên hiểu rõ hơn về cách hoạt động của hệ thống lái xe, hộp số, phanh, và các thiết bị khác.
- Tiết kiệm thời gian và chi phí:
+ Học viên không cần phải đến trường lái thực tế để thực hành, tiết kiệm thời gian và chi phí di chuyển.
+ Hệ thống mô phỏng giúp học viên nắm vững kiến thức và kỹ năng trước khi thực sự lái xe thật.
- Đào tạo linh hoạt và tùy chỉnh:
+ Hệ thống mô phỏng cho phép tùy chỉnh các tình huống giao thông, thời tiết, và địa hình để phù hợp với nhu cầu đào tạo của từng học viên.
+ Giáo viên có thể theo dõi quá trình học tập và đánh giá kỹ năng của học viên một cách chi tiết.
VẬN DỤNG (trang 158): Tìm trên Internet một phần mềm mô phỏng các thuật toán sắp xếp hay tìm kiếm mà em đã học. Tìm hiểu cách sử dụng và chỉ ra lợi ích của việc sử dụng phần mềm đó.

Gợi ý trả lời:

Thông tin trên Internet:
Một phần mềm mô phỏng thuật toán sắp xếp và tìm kiếm mà bạn có thể tìm hiểu là "Algorithm Visualizer". Đây là một công cụ trực tuyến miễn phí giúp bạn học và hiểu các thuật toán sắp xếp và tìm kiếm thông qua việc trực quan hóa quá trình hoạt động của chúng.
Để sử dụng phần mềm này, bạn có thể truy cập trang web Algorithm Visualizer và chọn thuật toán mà bạn muốn khám phá. Sau đó, bạn có thể xem các bước của thuật toán được thực hiện bằng cách theo dõi các hoạt động trực quan trên giao diện đồ họa. Bạn cũng có thể tùy chỉnh các tham số và thử nghiệm các tình huống khác nhau để hiểu rõ hơn về cách thuật toán hoạt động.
Lợi ích của việc sử dụng Algorithm Visualizer bao gồm:
- Trực quan hóa: Phần mềm cho phép bạn trực quan hóa quá trình hoạt động của thuật toán thông qua các đồ họa và hình ảnh động. Điều này giúp bạn hiểu rõ hơn về cách thuật toán hoạt động và các bước cụ thể của quá trình.
- Tăng khả năng học tập: Bằng cách trực quan hóa thuật toán, bạn có thể dễ dàng học và nắm vững các khái niệm quan trọng. Điều này giúp tăng khả năng hiểu và áp dụng thuật toán vào các vấn đề thực tế.
- Thử nghiệm và tùy chỉnh: Bạn có thể thử nghiệm và điều chỉnh các tham số và tình huống khác nhau để xem cách thuật toán phản ứng và thay đổi kết quả. Điều này giúp bạn hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến hiệu suất của thuật toán.
- Tiết kiệm thời gian và tài nguyên: Thay vì phải triển khai thuật toán và đánh giá kết quả trên thực tế, bạn có thể sử dụng phần mềm mô phỏng để tiết kiệm thời gian và tài nguyên. Bạn có thể nhanh chóng thử nghiệm và so sánh hiệu suất của nhiều thuật toán khác nhau mà không cần triển khai chúng trong môi trường thực tế.

---The end!---

CÙNG CHUYÊN MỤC:

PHẦN I. KIẾN THỨC CỐT LÕI CHUNG CHO CẢ HAI ĐỊNH HƯỚNG (CS) VÀ (ICT) - 21 bài.

CHỦ ĐỀ 1. MÁY TÍNH VÀ XÃ HỘI TRI THỨC

Bài 1. Làm quen với Trí tuệ nhân tạo
Bài 2. Trí tuệ nhân tạo trong khoa học và đời sống

CHỦ ĐỀ 2. MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTERNET

Bài 3. Một số thiết bị mạng thông dụng
Bài 4. Giao thức mạng
Bài 5. Thực hành chia sẻ tài nguyên trên mạng

CHỦ ĐỀ 3. ĐẠO ĐỨC, PHÁP LUẬT VÀ VĂN HÓA TRONG MÔI TRƯỜNG SỐ

Bài 6. Giao tiếp và ứng xử trong không gian mạng

CHỦ ĐỀ 4. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH