Hotline

(028) ‎7300 8898

Email

lienhe@kdi-edu.vn

Giờ làm việc

Thứ 2 - 6: 8 AM - 5 PM

KDI EDU

TIN TỨC

Quy trình thiết kế kỹ thuật (Engineering Design Process) là gì?

Quy trình thiết kế kỹ thuật là gì?

Hẳn là ai trong chúng ta cũng đang sử dụng điện thoại, và các tiện ích của nó. Và nhiều người cũng đã tận hưởng những lợi ích từ những thiết bị máy móc như máy điều hòa, ATM,…

Vậy những thiết bị mang lại sự tiện nghi cho chúng ta do ai tạo ra?

Là kỹ sư – Họ đã thiết kế, tạo ra mọi thứ để giải quyết những vấn đề nào đó.

Có rất nhiều kỹ sư ở các lĩnh vực khác nhau như kỹ sư dân dụng, kỹ sư cơ khí, kỹ sư điện, kỹ sư xây dựng, hoặc là ở một lĩnh vực nào đó thậm chí hiện nay chưa tồn tại.

Và dù là kỹ sư nào thì khi gặp một vấn đề cần giải quyết, các kỹ sư luôn thực hiện theo một loạt các bước xác định. Một loạt các bước xác định này được gọi là Quy trình thiết kế kỹ thuật (QTTKKT)- Engineering Design Process

Hai câu hỏi lớn: Các bước trong Quy trình thiết kế kỹ thuật là gì? Và vì sao kỹ sư lại cần sử dụng những bước đó? là 2 câu trả lời mà chúng ta sẽ cùng tìm hiểu qua bài viết này.

Các bước trong Quy trình thiết kế kỹ thuật và ví dụ

Các bước trong quy trình thiết kế kỹ thuật theo công văn 3089-BGDĐT bao gồm:

1. Xác định vấn đề

Điều đầu tiên học sinh cần làm để giải quyết vấn đề là xác định vấn đề.

Trong kỹ thuật bước này có nghĩa là làm rõ chính xác vấn đề là gì? Chúng ta cần thực sự hiểu chúng ta cần làm gì, cái gì là thách thức, những điều kiện giới hạn nào ảnh hưởng đến việc hình thành giải pháp cụ thể.

Ở bước này học sinh sẽ đi xác định vấn đề là gì? Các yêu cầu nào cần đáp ứng, các khó khăn nào cần được xem xét. Và xác định bằng những câu hỏi.

Khi học sinh đặt được càng nhiều câu hỏi, càng đưa ra được nhiều đáp án liên quan, HS sẽ càng hiểu vấn đề, và càng có thể hình dung rõ ràng giải pháp của mìnhVí dụ: Vào những năm 1800, điện báo là phương thức phổ biến để những người ở xa liên lạc với nhau. Kỹ sư Alexandre Graham Bell đã xác định vấn đề: Giao tiếp của những người ở xa nhau tốn kém và mất nhiều thời gian.Và phát minh của ông – giải pháp cho vấn đề mà ông xác định là một cách thức để mọi người có thể giao tiếp với nhau đơn giản và rẻ tiền hơn – Và điện thoại đã được ra đời.

2. Nghiên cứu kiến thức nền

Sau khi tìm được vấn đề cần giải quyết, Học sinh cần thực hiện công việc tìm hiểu, nghiên cứu kiến thức nền
Ở bước này HS sẽ tìm hiểu các kiến thức cần thiết để giải quyết các vấn đề.

Bao gồm kiến thức đã học, kiến thức đang học – những kiến thức mà học sinh cần áp dụng trong các môn học trong nhà trường, và cả những kiến thức tự tìm hiểu thêm. Ví dụ như những cách ngoài thực tế mà người khác đã sử dụng cho những trường hợp tương tự.

3. Đề xuất các giải pháp/ bản thiết kế

Học sinh bắt đầu suy nghĩ về những cách để giải quyết vấn đề. HS sẽ đưa ra những cách giải quyết, hình dung và thiết kế những giải pháp của mình.

Ở bước này HS có thể thực hiện brainstorming để đưa ra các giải pháp khả dĩ, từ đơn giản đến phức tạp, và đến cả những giải pháp kỳ lạ.

Quá trình brainstorming là bao gồm tất cả những ý tưởng, từ tất cả mọi người và không có ý tưởng nào là tệ cả.

Ở bước này HS có thể liệt kê ý tưởng bằng chữ, bằng sơ đồ, hoặc phác thảo ý tưởng, cách làm.

4. Lựa chọn giải pháp/ bản thiết kế

Thực hiện các bước trong quy trình thiết kế kỹ thuật đến bước số 3, chúng ta đã có một loạt các ý tưởng trong tay. Chúng ta có thể thử tất cả các giải pháp, ý tưởng, tuy nhiên cần phải cân nhắc những giới hạn ràng buộc. Những giới hạn trong lớp học của chúng ta là thời gian, vật liệu, do đó các nhóm HS sẽ cần phải chọn ra cho mình một ý tưởng, một giải pháp hợp lý nhất và lên kế hoạch một cách rõ ràng chi tiết

Cách tốt nhất để học sinh lên kế hoạch là gì? – Chính là phác thảo.

Phác thảo giúp HS hình dung những việc cần làm trước khi chế tạo. Phác thảo không cần quá chi tiết hay nghệ thuật, miễn là có những bộ phận cần thiết trong đó.

Ở bước này giáo viên cần nhắc nhở HS chậm lại trong suốt quá trình này. Vì HS thưởng chỉ muốn bỏ qua việc lên kế hoạch, phác thảo và đi thẳng vào phần chế tạo.

Sau khi phác thảo kết thúc, HS cần lên được danh sách nhiệm vụ cần làm và phân chia nhiệm vụ rõ ràng, cụ thể trước khi bước vào phần sáng chế/chế tạo.

5. Chế tạo nguyên mẫu

Đây là bước mà HS chờ đợi nhất – Chế tạo nguyên mẫu.

Nguyên mẫu đơn giản là một mô hình được tạo ra để HS có thể thử nghiệm những thiết kế của mình.

Nguyên mẫu có thể có kích thước như đồ thật, giống hệt đồ thật, hoặc là một phiên bản nhỏ hơn, hoặc chỉ có cơ cấu vận hành giống đồ thật. Học sinh chỉ cần một vật mẫu để hiện thực hóa phác thảo để kiểm tra ý tưởng, giải pháp của mình hoạt động như thế nào.

Trong quá trình chế tạo, giáo viên cần lưu ý một số việc:
+ Nhấn mạnh với học sinh làm việc nhóm, hợp tác, làm việc dưới những giới hạn của lớp học như vật liệu, thiết bị, dụng cụ và thời gian.
+ Quan sát hỗ trợ đảm bảo HS theo sát các kế hoạch ban đầu.
+ Đảm bảo HS có sử dụng các bản phác thảo của mình.
+ Cho HS đủ thời gian để làm được một av65t mẫu hoàn chỉnh để có thể thử nghiệm.

6. Thử nghiệm và đánh giá

Sau khi đã hoàn thành, HS sẽ mang nguyên mẫu đi thử nghiệm để kiểm tra liệu thiết kế của mình có hoạt động được như mình kỳ vọng không?

Quá trình thử nghiệm là một quá trình bao gồm việc ghi nhận lại kết quả, những thay đổi khi chúng ta thay đổi lần lượt từng thông số – lưu ý mỗi lần chỉ được thay đổi một thông số duy nhất.

Điều quan trọng ở đây là HS được làm thử nghiệm, đo đạc, kiểm tra, ghi chép số liệu, để học sinh nhận ra những khác biệt sau mỗi lần thay đổi.
Bằng cách có thể nhìn thấy những khác biệt đó, HS sẽ bị làm cho tò mò tự hỏi: Liệu chúng ta có thể làm thế nào để cải thiện sản phẩm của mình?

7. Chia sẻ và thảo luận

Ở bước này, HS trình bày và thảo luận về sản phẩm đã chế tạo trong nội bộ nhóm, hoặc trước lớp.

Đây là lúc các kỹ sư nhí của chúng ta xem xét tất cả các dữ kiện đã xảy ra và đặt ra những câu hỏi liên quan:
+ Trong sản phẩm, phần nào đã làm tốt? hoạt động tốt? Đáp ứng yêu cầu, kỳ vọng?
+ Vì sao nó đã hoạt động được?
+ Những phần nào chưa tốt? Làm thế nào để có thể tốt hơn?

Học sinh sẽ tìm những câu trả lời ở phần sau, hoặc HS sẽ ghi nhận các ý kiến đóng góp từ các nhóm khác, thành viên khác, sau đó đánh giá ý kiến và chuyển qua phần tiếp theo.

8. Điều chỉnh thiết kế

Sau khi làm những thử nghiệm với nguyên mẫu và đã nhận được các phản hồi hay học hỏi kinh nghiệm từ các nhóm khác, HS sẽ cải tiến – điều chỉnh thiết kế.

Đây là pha cuối cùng trong Quy trình thiết kế kỹ thuật – Và cũng là pha quan trọng nhất, vì lúc này có thể toàn bộ quá trình sẽ được lặp lại.

+ Xác định vấn đề: Phần nào đã không tốt? Không hoạt động như mong muốn? Cái nào có thể tốt hơn?
+ Đề xuất giải pháp: Một số giải pháp mới khả thi là gì?
+ Lựa chọn giải pháp/Lên kế hoạch: Tạo ra bản phác thảo mới như thế nào? Tận dụng lại bản phác thảo cũ được không?
+ Sáng chế: Tạo ra thay đổi từ mẫu cũ? Hay làm lại hoàn toàn mới?
+ Thử nghiệm: Đo đạc trong quá trình thử nghiệm. Những thay đổi nào có thể tạo ra sự khác biệt?

Và trong thực tế các kỹ sư phải lặp lại quá trình này nhiều lần trước khi đi đến giải pháp tốt nhất.

Ví dụ

Willis Carrier, người đã phát minh ra máy điều hòa hiện đại. Ông đã thử nghiệm các sản phẩm mẫu của mình trong nhiều năm trước khi ông tìm ra được thiết kế hoạt động theo cách ông muốn và giải quyết được các vấn đề mà ông muốn khắc phục.

Cũng như các kỹ sư khác, ông đã thất bại rất nhiều lần trước khi thành công. Và ông vẫn tiếp tục để có thể tạo ra những chiếc điều hòa thành công trong đời sống chúng ta hiện nay.

Và không vấn đề gì khi thất bại như vậy cả. Bởi vì sau tất cả điều quan trọng nhất là học sinh của chúng ta học được những bài học từ những lần thất bại để trở thành kinh nghiệm giúp HS làm những sản phẩm sau tốt hơn rất nhiều. Kết quả học sinh nhận được là một QUY TRÌNH – QUY TRÌNH THIẾT KẾ KỸ THUẬT. Và khi Học sinh hiểu được quy trình, Học sinh có thể vận dụng trong bất kỳ vấn đề nào cần giải quyết trong cuộc sống

Kết luận

Vậy: Quy trình thiết kế kỹ thuật là một loạt các bước mà các kỹ sư hoặc bất kỳ ai có thể sử dụng khi gặp những vấn đề cần giải quyết, những thách thức cần vượt qua.

Quy trình này quan trọng vì cho phép các kỹ sư thử nghiệm, các kỹ sư thất bại. 2 điều này tạo cơ hội để các kỹ sư quay lại và cải thiện ý tưởng ban đầu, cung cấp cho họ bài học, kinh nghiệm quý giá hơn là chỉ là một kết quả.

Lần tới nếu bạn làm một điều gì đó thất bại, đừng cảm thấy mọi thứ quá tệ, hãy nghĩ về điện thoại, những thiết bị tối tân, và hãy thử mọi thứ ít nhất một lần nữa.

Tìm hiểu thêm về khóa học STEM cho giáo viên, ứng dụng quy trình thiết kế kỹ thuật tại đây https://kdi.edu.vn/giai-phap/khoa-hoc-thiet-ke-bai-day-stem/

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *