Khai thác kiến thức vật lý, ứng dụng vào kỹ thuật ngành Ô tô trong quá trình dạy học vật lý đại cương ở trường Đại học Trần Đại Nghĩa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH


TRẦN NGỌC DŨNG

KHAI THÁC KIẾN THỨC VẬT LÝ, ỨNG DỤNG VÀO
KỸ THUẬT NGÀNH Ô TÔ TRONG QUÁ TRÌNH DẠY
HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Ở TRƯỜNG ĐẠI HỌC
TRẦN ĐẠI NGHĨA

Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật Lý
Mã số: 60 14 01 11

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Nguyễn Đình Thước

Nghệ An - 2013


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:
Thầy hướng dẫn luận văn, PGS.TS. Nguyễn Đình Thước, Thầy đã tận
tình chỉ bảo, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn
thành luận văn này.
Khoa Vật lý, tổ bộ môn phương pháp dạy học Vật lý - Trường Đại học
Vinh.
Ban giám hiệu, giảng viên bộ môn Lý - Hóa, Trường Đại học Trần Đại
Nghĩa đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian tiến hành thực nghiệm
sư phạm.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, quý bạn
hữu và đồng nghiệp đã hết lòng giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành luận văn
này.

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2013
Tác giả

Trần Ngọc Dũng

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN


Viết tắt

Cụm từ

BT

Bài tập

BTL

Bài tập lớn

BKT

Bài kiểm tra

DHĐH

Dạy học đại học

DHVL

Dạy học vật lý

ĐH – CĐ

Đại học và Cao đẳng

GV

Giảng viên

SGT

Sách giáo trình

SV

Sinh viên

ĐCT&ĐCD

Điểm chết trên&Điểm chết dưới

LTN

Lớp thực nghiệm

LĐC

Lớp đối chứng

LLDH

Lý luận dạy học

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.................................................................................................... 1
1.1.1. Mục đích và nhiệm vụ dạy học ở đại học............................................4
1.8. Nguyên tắc giáo dục kĩ thuật tổng hợp trong dạy học vật lý đại cương.
[5], [7]..........................................................................................................12
1.9.2. Phương pháp dạy học theo hướng khai thác kiến thức vật lý đại
cương phần Nhiệt học ứng dụng vào kĩ thuật ngành ôtô............................15


2.1.1. Phân tích chương trình vật lý đại cương phần Nhiệt học..................20
2.1.2. Mục tiêu dạy học phần Nhiệt học.....................................................20
2.3. Hướng dẫn cho sinh viên tự học.[1], [2], [4], [6], [8], [9], [11], [12]. .58
2.4. Thiết kế một số tiến trình dạy học.[1], [2], [4], [8], [9], [11], [12]......58
3.5.2. Tiến hành thực nghiệm......................................................................73
II. Máy làm lạnh. (10 phút)..................................................................28
Các phụ lục

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
Đất nước ta đang bước vào một thời kỳ mới, thời kỳ công nghiệp hoá - hiện
đại hoá. Mọi ngành nghề đều có những bước thay đổi đáng kể, ngành Giáo dục
cũng đang có những bước đổi mới mạnh mẽ về mọi mặt nhằm đào tạo ra những
con người có đủ kiến thức, năng lực sáng tạo, trí tuệ và phẩm chất đạo đức tốt đáp
ứng được yêu cầu của công nghệ và nền kinh tế tri thức.
Kho tàng tri thức là vô hạn, mỗi ngày lại có những thành tựu mới được
phát minh. Do đó dạy học theo phương pháp tiên tiến và hiện đại không chỉ là
dạy cho SV nắm được kiến thức mà cần phải dạy cho SV cách tự lực chiếm
lĩnh kiến thức, có tư duy sáng tạo và tích cực trong hoạt động nhận thức để
phù hợp với yêu cầu của thời đại.
Giáo dục đang đứng trước yêu cầu và thách thức lớn lao của xã hội hiện
đại. Trong trường đại học, việc học tập của SV không thể là thụ động tiếp thu
bài giảng của GV mà phải là sự tham gia tích cực vào các hoạt động học tập,
độc lập sáng tạo. Việc dạy của GV không chỉ là cung cấp kiến thức mà phải
tạo cho SV có cơ hội tham gia khám phá thế giới thực, phân tích và giải quyết
vấn đề. Kết quả cần rèn luyện cho SV là tính năng động cá nhân, tư duy sáng
tạo, năng lực thực hành giỏi, khả năng hợp tác, khả năng giải quyết vấn đề mà
thực tiễn đặt ra.
Giáo dục nước ta đã và đang thực hiện những thay đổi trong toàn bộ quá
trình dạy học, theo quan điểm: “học đi đôi với hành, lý luận gắn liền với thực
tiễn”.
Giáo dục đại học của nước ta vẫn chậm đổi mới so với các nước trong
khu vực và Thế giới. Đối với các môn học đại cương, chương trình dạy cho
SV các trường Đại học kỹ thuật, có thể nhận thấy:
- Về nội dung giáo trình giảng dạy: Các giáo trình cũ được chỉnh sửa,
cập nhật các kiến thức mới song vẫn còn hạn chế.

1

- Về phương pháp dạy học: Chủ yếu vẫn là cách dạy học truyền thống;
SV tự nghiên cứu, tự học còn hạn chế, thực hiện các nhiệm vụ học tập gắn
liền với thực tiễn còn khoảng cách lớn.
Với những lý do trên, tôi chọn đề tài luận văn cao học thạc sĩ để nghiên
cứu: “Khai thác kiến thức vật lý, ứng dụng vào kỹ thuật ngành Ô tô trong
quá trình dạy học vật lý đại cương ở trường Đại học Trần Đại Nghĩa”.
2. Mục đích nghiên cứu.
Nghiên cứu khai thác kiến thức vật lý, ứng dụng vào ngành kĩ thuật ôtô
trong dạy học phần Nhiệt học, nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học
vật lý đại cương ở trường Đại học Trần Đại Nghĩa.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
3.1. Đối tượng nghiên cứu:
Hoạt động dạy học vật lý đại cương ở trường Đại học Trần Đại Nghĩa.
3.2. Phạm vi nghiên cứu:
Kiến thức vật lý đại cương phần Nhiệt học ứng dụng vào kĩ thuật ngành
ô tô.
4. Giả thuyết khoa học.
Nếu khai thác được kiến thức vật lý đại cương trong dạy học phần
Nhiệt học ứng dụng vào kĩ thuật ôtô thì có thể nâng cao được chất lượng học
tập vật lý của SV, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ kĩ
thuật ngành ô tô ở trường Đại học Trần Đại Nghĩa.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu.
5.1. Nghiên cứu cơ sở lý luận của đề tài.
5.2. Nghiên cứu chương trình, nội dung giáo trình môn vật lý đại cương và
thực trạng dạy học vật lý đại cương ở trường Đại học Trần Đại Nghĩa.
5.3. Thiết kế một số tiến trình dạy học và một số hình thức tổ chức dạy học
phần Nhiệt học theo định hướng khai thác kiến thức vật lý, ứng dụng vào kĩ
thuật ngành ô tô.

5.4. Thực nghiệm sư phạm.
6. Các phương pháp nghiên cứu.
6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến đề tài, phân tích lựa chọn nội
dung để xây dựng cơ sở lý luận.
6.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.

2


- Điều tra thực trạng dạy học vật lý đại cương ở trường Đại học kĩ
thuật.
- Thực nghiệm sư phạm.
6.3. Phương pháp thống kê toán học.
Xử lý số liệu điều tra và kết quả TNSP bằng công cụ toán học thống kê.
7. Đóng góp mới của luận văn.
- Về mặt lý luận: Góp phần xây dựng nguyên tắc giáo dục kĩ thuật tổng
hợp trong quá trình dạy học vật lý đại cương ở trường Đại học kĩ thuật.
- Về ứng dụng: Xây dựng một số tiến trình dạy học cụ thể, khai thác
kiến thức về Nhiệt học ứng dụng vào kĩ thuật ngành ôtô. Biên soạn được 100
câu hỏi cho SV tự học, thiết kế được 04 giáo án theo định hướng vận dụng
kiến thức vật lý liên quan đến kỹ thuật ngành ô tô.
8. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần Mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn có 3
chương.
Chương 1. Cơ sở lý luận
Chương 2. Khai thác kiến thức vật lý đại cương phần Nhiệt học
vào kĩ thuật ngành ô tô
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
Kết luận chung

Chương 1. Cơ sở lý luận
1.1. Quá trình dạy học đại học. [3], [6]
Hoạt động dạy học đại học tồn tại như một hoạt động xã hội nó gắn liền
với các hoạt động của con người, hoạt động dạy của GV và hoạt động học của
SV nhằm đạt tới mục đích nhất định trên cơ sở thực hiện các nhiệm vụ. Hoạt
động DHĐH được tiến hành theo một quá trình có tính hệ thống. Các thành tố
cấu trúc của quá trình DHĐH được xác định bao gồm: Mục đích, nhiệm vụ,
nội dung dạy học, các phương pháp và phương tiện dạy học, hoạt động dạy –
hoạt động học, kết quả dạy học.

3


1.1.1. Mục đích và nhiệm vụ dạy học ở đại học.
Mục đích dạy học ở đại học phản ánh tập trung nhất những yêu cầu của
xã hội đối với quá trình DHĐH. Nó gắn liền với mục đích giáo dục nói chung
và mục đích giáo dục đào tạo đại học nói riêng, gắn liền với mục tiêu đào tạo
cụ thể của từng trường, từng ngành, nó cũng là cái đích mà quá trình DHĐH
phải đạt tới.
Nhiệm vụ DHĐH có tính cụ thể của từng trường. Nhiệm vụ DHĐH quy
định những yêu cầu về bồi dưỡng hệ thống tri thức, kỹ năng, kỹ xảo gắn với
nghề nghiệp tương lai của người SV; phát triển năng lực và phẩm chất trí tuệ,
đặc biệt là trong tư duy nghề nghiệp. Trên cơ sở đó hình thành thế giới quan
khoa học, lý tưởng, mơ ước hoài bão nghề nghiệp và những phẩm chất đạo
đức, tác phong của người cán bộ khoa học kỹ thuật, người cán bộ quản lý
kinh tế, quản lý xã hội, cán bộ nghiệp vụ, hành chính…
1.1.2. Nội dung dạy học đại học.
Nội dung dạy học ở các trường đại học quy định hệ thống những tri
thức cơ bản, cơ sở và chuyên ngành; quy định hệ thống những kỹ năng, kỹ

xảo tương ứng gắn với nghề nghiệp tương lai của SV. Quá trình giáo dục và
đào tạo ở các trường đại học, nội dung dạy học tạo nên nội dung cơ bản cho
hoạt động giảng dạy của GV và các hoạt động học tập, nghiên cứu của SV.
1.1.3. Các phương pháp và phương tiện dạy học ở đại học.
Các phương pháp DHĐH là hệ thống những con đường, cách thức dạy
và học.
Các phương tiện DHĐH bao gồm các phương tiện truyền thống và các
phương tiện hiện đại.
Phương tiện dạy học truyền thống bao gồm: ngôn ngữ, các vật thật,
hiện tượng thực tế trong đời sống kỹ thuật, các thiết bị thí nghiệm, các mô
hình vật chất, bảng viết tranh ảnh, các bản vẽ sẵn, các tài liệu in như giáo
trình, sách bài tập, sách hướng dẫn thí nghiệm, các tài liệu tham khảo…
Phương tiện dạy học hiện đại bao gồm: phim học tập, đèn chiếu,
băng hình, dao động kí điện tử, flash, máy vi tính, Website dạy học,
Internet…
4


Cùng với phương tiện dạy học các phương pháp dạy học có chức năng
xác định những phương thức hoạt động dạy và học theo nội dung nhất định
nhằm thực hiện mục đích, nhiệm vụ và nội dung đề ra trong quá trình DHĐH.
1.1.4. Hoạt động dạy – hoạt động học.
- Hoạt động dạy: Trong quá trình dạy học, GV là chủ thể của hoạt
động giảng dạy, chủ đạo trong quá trình tổ chức, điều khiển, lãnh đạo hoạt
động học của SV; đảm bảo cho SV tiếp thu tri thức, nghiên cứu khoa học có
chất lượng cao, đạt được những yêu cầu được quy định trong chương trình
đào tạo.

Hình 1.1. Sơ đồ sự phối hợp hoạt động dạy và hoạt động học trong quá trình
DHĐH

- Hoạt động học của SV: SV là đối tượng của hoạt động dạy vừa là
chủ thể của hoạt động nhận thức có tính chất nghiên cứu. Nói cách khác: SV
là khách thể của hoạt động dạy vừa là chủ thể của hoạt động tích cực độc lập
sáng tạo để chiếm lĩnh tri thức, kỹ năng, kỹ xảo liên quan đến nghề nghiệp
tương lai của bản thân.
1.1.5. Kết quả dạy học.
Kết quả của quá trình DHĐH phản ánh kết quả vận động và phát triển
tổng hợp của các nhân tố, đặc biệt là nhân tố SV với hoạt động học tập. Nó
cho thông tin ngược trong và ngoài của quá trình dạy học ở đại học. Kết quả
dạy học quyết định chất lượng sản phẩm đào tạo của trường đại học.
Quá trình DHĐH có những nhân tố cấu trúc được sắp xếp theo thứ tự
xác định như đã nêu ở trên. Nhân tố mục đích dạy học là nhân tố quyết định

5


toàn bộ quá trình. Nó được cụ thể hóa ở nội dung dạy học, là một nhân tố
cũng mang tính chất quyết định, nếu không nói là trực tiếp hơn mục đích dạy
học, nhất là trong trường hợp mà mục đích không được cụ thể hóa đầy đủ.
Nhân tố phương pháp dạy học chịu sự chi phối của chính nội dung dạy học,
cũng là các nhân tố phản ánh rõ nhất tính chất của quá trình dạy học. Thông
qua các nhân tố này mới diễn sự tác động qua lại của hai mặt thống nhất trong
cùng một quá trình dạy học.
Điều đáng chú ý là môi trường kinh tế – xã hội và cách mạng khoa học
– công nghệ một mặt chúng đòi hỏi ở quá trình DHĐH không ngừng hoàn
thiện, mặt khác chúng lại tạo điều kiện góp phần nâng cao chất lượng và hiệu
quả của quá trình DHĐH.
Trên cơ sở đó, quá trình DHĐH không ngừng phát huy tính tích cực vai
trò, chức năng của một trường đại học là trung tâm đào tạo đội ngũ cán bộ có
trình độ đại học, trung tâm nghiên cứu khoa học, làm dịch vụ chuyển giao

khoa học – công nghệ theo yêu cầu của xã hội.
Có thể tóm tắt mối liên hệ giữa các thành tố của quá trình DHĐH theo
sơ đồ logic sau:

Hình 1.2 Sơ đồ mối liên hệ giữa các thành tố của quá trình DHĐH
1.2. Các nhiệm vụ của dạy học đại học. [3]
6


- Nhiệm vụ 1: Trang bị cho SV hệ thống những tri thức khoa học hiện
đại, hệ thống các kĩ năng kĩ xảo tương ứng về một khoa học nhất định, bước
đầu trang bị cho SV phương pháp luận khoa học, các phương pháp nghiên
cứu và phương pháp tự học liên quan đến nghề nghiệp tương lai của họ.
- Nhiệm vụ 2: Phát triển năng lực hoạt động trí tuệ của SV.
- Nhiệm vụ 3: Quá trình dạy học phải hình thành thế giới quan khoa
học, nhân sinh quan và phẩm chất đạo đức tốt đẹp của người cán bộ khoa học
kĩ thuật, có trí thức có tay nghề, có năng lực thực hành, năng động và sáng tạo
có khả năng thích ứng với những thay đổi nghề nghiệp trong nền kinh tế thị
trường có bản lĩnh tự tạo được việc làm, có ý thức thực hiện nghĩa vụ công
dân…
1.3. Bản chất của quá trình dạy học đại học. [3]
- Quá trình dạy học đại học là quá trình điều khiển hoạt động nhận thức
độc đáo có tính chất nghiên cứu của SV dưới sự tổ chức, điều khiển của GV.
- Quá trình DHĐH là quá tình cộng tác giữa các chủ thể (Thầy - Trò).
- Quá trình DHĐH có bản chất xã hội.
1.4. Một số vấn đề về đổi mới dạy học đại học. [3]
Cách mạng xã hội và cách mạng khoa học công nghệ đang phát triển
với tốc độ vũ bão đòi hỏi nội dung dạy học không ngừng đổi mới và hoàn
thiện theo các hướng cơ bản sau:
- Nội dung dạy học phải phù hợp với mục đích dạy học và đào tạo, các

nhiệm vụ dạy học ở trường đại học.
- Nội dung dạy học phải bảo đảm tính toàn diện tính hệ thống, cân đối
giữa lý thuyết và thực hành, thống nhất giữa tính khoa học và tính giáo dục,
cập nhật những thành tựu khoa học, kỹ thuật công nghệ trên lĩnh vực kinh tế
xã hội của thế giới và trong nước đối với ngành nghề đào tạo đó chính là phải
hiện đại hóa nội dung dạy học.
- Nội dung giảng dạy phải thể hiện mối quan hệ tương tác giữa mục
đích – nội dung – môi trường và quy trình đào tạo nghề.

7


- Nội dung dạy học phải góp phần tích cực vào quá trình đào tạo nghề
cho SV và làm cơ sở cho họ có khả năng tự học suốt đời.
Bên cạnh đổi mới nội dung dạy học, việc đổi mới phương pháp giảng
dạy đang là một vấn đề cần phải coi trọng. Có thể thấy hệ thống các phương
pháp dạy học truyền thống sử dụng trong các trường ĐH – CĐ: Thuyết trình,
diễn giải, đàm thoại thì hệ thống các phương pháp dạy hiện đại đã và đang
hình thành, phát triển. Những phương pháp dạy học tích cực là một thuật ngữ
rút gọn, hàm ý chỉ những phương pháp dạy học tiếp cận theo hướng tích cực
chủ động sáng tạo cuả người học cụ thể là hướng tới hoạt động học, tích cực
hóa hoạt động nhận thức với bốn dấu hiệu cơ bản, đó là:
- Dạy học thông qua tổ chức các hoạt động của người học.
- Dạy học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học.
- Tăng cường học tập cá thể phối hợp với học tập hợp tác.
- Kết hợp đánh giá của Thầy và tự đánh giá của người học.
Mỗi dấu hiệu này lại đưa ra các phương pháp cụ thể để vận dụng như:
Phương pháp động não, phương pháp đóng vai, phương pháp nghiên
cứu tình huống, phương pháp thảo luận nhóm…Những năm gần đây trong
phong trào đổi mới phương pháp dạy học ĐH – CĐ ở Việt Nam những

phương pháp dạy học tích cực đang được áp dụng. Về mặt lý luận và thực tiễn
dạy học thì không có phương pháp nào là độc tôn, mỗi phương pháp đều có
điểm mạnh và điểm yếu. Áp dụng các phương pháp dạy học tích cực (hay còn
gọi là phương pháp dạy học hiện đại) không có nghĩa là gạt bỏ các phương
pháp dạy học truyền thống. Các phương pháp dạy học truyền thống vẫn có
những khía cạnh tích cực của chúng mà không thể thay thế được.
Tùy thuộc vào nội dung của môn học và hình thức tổ chức dạy học mà
người thầy lựa chọn, sử dụng phương pháp dạy học tích cực để dạy có hiệu
quả.
1.5. Mối quan hệ kiến thức vật lý đại cương với kỹ thuật. [7]

8


Vật lý đại cương là học phần cơ bản được giảng dạy trong các trường
kỹ thuật. Nó cung cấp những kiến thức cơ bản nhất về: Cơ học, nhiệt học,
điện trường …Và các thí nghiệm về các hiện tượng, định luật, định lý làm cơ
sở cho SV tiếp thu thuận lợi các môn học kỹ thuật cơ sở và chuyên ngành.
Trong đó nhấn mạnh các kiến thức vật lý thiết thực cho việc học nghề của SV,
nhất là các ngành ô tô, cơ khí. Đó chính là một khâu rất quan trọng trong mục
tiêu đào tạo chất lượng cao.
Vật lý – kĩ thuật dựa nhiều vào cơ sở vật lý học. Ví dụ; cơ học vật rắn,
cơ học đất và cơ học kết cấu...Là lý thuyết nền tảng cho các kĩ sư thiết kế
công trình xây dựng. Bộ môn vật lý kiến trúc bao gồm lý thuyết về âm học,
ánh sáng, nhiệt...Giúp thiết kế công trình một cách tối ưu, chống tiếng ồn,
nâng cao khả năng cách nhiệt và bố trí đèn chiếu sáng hiệu quả. Ngành khí
động lực học giúp các kĩ sư hàng không thiết kế máy bay tốt hơn cũng như
thực hiện các mô phỏng trước khi cho sản xuất hàng loạt. Trong lĩnh vực giải
trí, hình ảnh ti vi và máy tính đạt chuẩn nét cao là nhờ công nghệ Nano và
Điện tử học...

1.6. Mối quan hệ biện chứng giữa tư duy vật lý và tư duy kĩ thuật.[7]
- Tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện

tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng mối
quan hệ định tính và định lượng của các hiện tượng với các đại lượng vật lý,
dự đoán các hệ quả từ các thuyết và vận dụng sáng tạo kết quả thu được vào
thực tiễn. Kết quả tư duy vật lý là những phát minh khoa học vật lý. Hoạt
động tư duy sáng tạo trong nghiên cứu vật lý theo chu trình nhận thức, chu
trình sáng tạo khoa học:
Sự kiện khởi đầu → giả thiết khoa học → hệ quả logic → thí nghiệm
kiểm tra.
- Tư duy kỹ thuật là từ nhu cầu thực tiễn cuộc sống và kỹ thuật đưa ra ý
tưởng thiết kế mô hình thiết bị và sản xuất thiết bị đó. Kết quả của tư duy kỹ

9


thuật đó là những sáng chế kỹ thuật. Hoạt động tư duy kỹ thuật theo chu
trình:
Nhu cầu → đề xuất ý tưởng – thiết kế mô hình → sản xuất sản phẩm ý
tưởng – thiết kế mô hình là giai đoạn hoạt động tư duy sáng tạo. Trên cơ sở
tài nguyên tri thức vật lý và các khoa học khác của nhân loại, con người biết
lựa chọn và khai thác tri thức vào ý tưởng của mình để thiết kế mô hình thiết
bị kỹ thuật đó là hoạt động tư duy sáng tạo ở đỉnh cao.
Sản phẩm sản xuất ra đáp ứng nhu cầu đó là kết tinh sáng tạo trong
sáng chế. Nếu sản phẩm sản xuất chưa đáp ứng nhu cầu thì phải điều chỉnh lại
mô hình thiết kế.
Trên cơ sở về tư duy vật lý và tư duy kỹ thuật, sản phẩm tư duy đó là
những phát minh và sáng chế. Đặc điểm chung đó là sự sáng tạo của con
người. Tư duy vật lý và tư duy kỹ thuật có mối quan hệ mật thiết, tương hỗ

lẫn nhau. Có thể nói: Vật lý học phát triển thì kỹ thuật phát triển. Trong thời
đại ngày nay những phát minh mới của vật lý học được đưa vào ứng dụng
trong khoảng thời gian rất ngắn so với trước đây. Ngược lại khi kỹ thuật phát
triển tạo điều kiện về phương tiện hiện đại trong nghiên cứu vật lý sẽ cho
những phát minh có giá trị.
Khoa học vật lý và kỹ thuật đồng hành phát triển là điều kiện để con
người khám phá được tự nhiên, khai thác sử dụng tiềm năng của tự nhiên
phục vụ lợi ích cuộc sống con người. Mối quan hệ biện chứng giữa tư duy vật
lý và tư duy kỹ thuật là ở chỗ đó.
1.7. Thực trạng dạy học vật lý đại cương ở trường đại học kĩ thuật.
Qua tìm hiểu một số giáo trình của các trường đại học ĐH Bách Khoa,
ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, ĐH Trần Đại Nghĩa bằng cách:
- Trao đổi với GV dạy vật lý đại cương.
- Dự giờ các tiết dạy lý thuyết trong phần Nhiệt học.
- Trao đổi với SV.

10


- Dùng phiếu điều tra lấy ý kiến của GV. (xem phụ lục 7 trang P46 –
P49).
Qua việc tìm hiểu đó, chúng tôi rút ra được một số nhận xét như sau:
- Về giáo trình dạy học vật lý đại cương.
Các giáo trình cũ được chỉnh sửa, tái bản cập nhật các kiến thức mới
song các giáo trình này đều thuần túy là lý thuyết, không có phần vật lý ứng
dụng vào các chuyên ngành, hoặc nếu có cũng chỉ nói sơ qua.
- Về số lượng bài tập.
Trong chương trình khung, tổng số bài tập được GV sử dụng trong
phần này 45 bài tập trong đó:
+ Bài tập định tính: khoảng 1– 8 bài.

+ Bài tập định lượng chiếm đa số.
+ Do đó các SV sau khi học không thể nắm sâu hơn về mặt kiến thức,
khi học chuyên ngành thì không vận dụng được những kiến thức đã học để
tiếp thu các môn học chuyên ngành.
+ Tạo nhàm chán khi SV học tập, nghiên cứu vật lý đại cương, SV cho
rằng phần này là khó và không giúp ích gì sau khi SV vào học chuyên ngành.
- Về nhận thức và phương pháp giảng dạy của giảng viên.
+ Hầu hết các GV đều cho rằng kiến thức phần Nhiệt học rất quan
trọng trong chương trình vật lý đại cương. Phần này bao gồm những tri thức
được ứng dụng nhiều trong thực tế, gần gũi với SV và có nhiều tài liệu tham
khảo.
+ Đa số các GV chú trọng giảng dạy lý thuyết thuần túy, chưa chú
trọng đến mối liên hệ, hay khai thác kiến thức ấy vào chuyên ngành SV sẽ
học.
+ Giờ học trên lớp, hầu hết GV chỉ giảng dạy lý thuyết mà không có sự
khai thác sâu vào tính ứng dụng trong thực tiễn. Chưa xây dựng được cho SV

11


hệ thống kiến thức cơ bản để SV có thể tự học tập và nghiên cứu một cách
hiệu quả.
+ Các bài tập phục vụ cho việc dạy học, hầu hết các GV đều lấy ở các
SGT. Nếu có GV tự soạn thì thường thay đổi số liệu các bài tập trong tài liệu.
+ Chỉ có một ít GV yêu cầu SV làm BTL để khai thác các kiến thức đã
được học. Tuy nhiên việc này không thường xuyên.
- Về phía SV:
+ SV học thụ động, chỉ có số ít SV khá giỏi say mê vật lý biết tìm tòi
đọc thêm tài liệu.
+ Đối với đa số SV coi vật lý đại cương là môn học rất khó, không có

liên quan gì tới chuyên ngành sau này mình sẽ học, khi làm bài tập nhiều SV
chỉ giải mà không hiểu bản chất vật lý, chỉ áp dụng công thức một cách máy
móc.
+ Hầu hết các SV không có kỹ năng giải BT vật lý, kể cả các SV khá
giỏi. Đặc biệt kĩ năng diễn đạt ngôn ngữ nói và viết của SV còn kém.
Để khắc phục tình trạng trên, chúng tôi xây dựng một hệ thống kiến
thức trong phần Nhiệt học và ứng dụng nó vào các chuyên ngành. Sử dụng
dạy học tích cực cho SV.
1.8. Nguyên tắc giáo dục kĩ thuật tổng hợp trong dạy học vật lý đại
cương. [5], [7]
Vật lý học là cơ sở cho các ngành kỹ thuật. Những ứng dụng kỹ thật
khác nhau của vật lý học có thể được nghiên cứu ở các phần riêng biệt về cơ
học, nhiệt học, điện học, quang học, vật lý hạt nhân…Dạy kỹ thuật tổng hợp
trong môn vật lý đại cương đòi hỏi phân tích những kiến thức liên quan đến
kỹ thuật. Đặc biệt làm sáng tỏ nguyên tắc vật lý trong hoạt động của các thiết
bị, máy móc khác nhau.
Ví dụ: Kiến thức nhiệt động học trong quá trình hoạt động của động cơ
đốt trong, nhiệt năng được biến đổi thành cơ năng đối với nguyên lý làm việc,

12


đối với động cơ đốt trong 2 kỳ và 4 kỳ. Ở đây nên sử dụng mô hình để giảng
giải với ngôn ngữ kỹ thuật.
Cùng với việc nghiên cứu những sơ đồ cụ thể, mô hình cụ thể thì nhiệm
vụ dạy học kỹ thuật tổng hợp còn phải làm cho SV lĩnh hội những vấn đề kinh
tế – xã hội của kỹ thuật.
Ví dụ: Động cơ đốt trong nhiên liệu dùng xăng hoặc dùng nhiên liệu
Diesel có cùng số Xylanh, cùng kích thước đường kính Xylanh, cùng một chu
kỳ công tác, cùng tốc độ vòng quay trục khuỷu thì:

- Động cơ Diesel có công suất lớn hơn vì có tỷ số nén lớn hơn.
- Nhiên liệu Diesel rẻ tiền hơn, tiêu hao ít hơn, ít độc hại hơn.
- Suất tiêu hao nhiên liệu riêng của động cơ Diesel thấp hơn động cơ
xăng.
- Cùng một công suất thì động cơ Diesel có khối lượng nặng hơn động
cơ xăng.
- Tiếng ồn của động cơ Diesel cao hơn động cơ xăng và tăng tốc chậm
hơn.
- Giá thành chế tạo động cơ Diesel cao hơn động cơ xăng.
- Sửa chữa hệ thống nhiên liệu cần phải có máy chuyên dùng, dụng cụ
đắt tiền và thợ chuyên môn cao.
Giáo dục kỹ thuật tổng hợp, giáo dục cho SV nhận thức đầy đủ mối
quan hệ hai chiều giữa vật lý và kỹ thuật: Không chỉ vật lý là nền tảng của kỹ
thuật, mà kỹ thuật cũng thúc đẩy những nghiên cứu khoa học, thực hiện công
nghiệp hóa khoa học vật lý, tạo ra những phương tiện kỹ thuật mới để nghiên
cứu vật lý.
Trong các trường đại học, các thiết bị hiện đại với các máy móc thí
nghiệm tân tiến hỗ trợ nghiên cứu vật lý và kỹ thuật đạt hiệu quả.
Như vậy mối liên hệ hai chiều của vật lý và kỹ thuật là một hệ quả quan
trọng cuộc cách mạng khoa học – kỹ thuật. Chỉ ra mối liên hệ này là một
trong những nhiệm vụ của dạy học kỹ thuật tổng hợp.
Nguyên tắc kỹ thuật tổng hợp đòi hỏi chỗ dựa là thí nghiệm vật lý.
Trong sự đa dạng của thí nghiệm vật lý, thì các thí nghiệm nào minh họa được
những nguyên tắc hoạt động còn các thiết bị kỹ thuật hiện đại hoặc các bộ

13


phận của chúng sẽ đóng vai trò quan trọng. Chúng ta có thể sử dụng các mô
hình kỹ thuật, các thiết bị kỹ thuật để biểu diễn cho SV quan sát, nghiên cứu

tại lớp. Ngày nay nhờ công nghệ thông tin với các phần mềm mô phỏng thí
nghiệm các mô hình, hình mẫu của các thiết bị, các đoạn băng Video Clip,
Flash mô phỏng về hoạt động của chúng…Là những phương tiện hữu hiệu để
dạy kỹ thuật tổng hợp trong môn vật lý đại cương.
Thực hiện nguyên tắc giáo dục kỹ thuật trong dạy học vật lý đại cương
bao gồm việc SV nắm được một loạt kỹ năng, kỹ xảo thực hành, điều này giữ
vai trò quan trọng trong việc việc chuẩn bị cho SV bước vào học các môn cơ
sở và chuyên ngành.
Ví dụ: Kỹ năng sử dụng các dụng cụ đo, kỹ thuật đo lường các đại
lượng vật lý – thông số kỹ thuật, vận dụng tri thức vật lý kỹ thuật giải quyết
các bài toán thực tiễn…
Thông qua hoạt động làm thí nghiệm, thực hành thí nghiệm, giải các
bài tập có nội dung kỹ thuật, làm việc với các mô hình kỹ thuật,…Đó là
những hình thức hình thành, phát triển kỹ năng – kỹ xảo của SV.
Như vậy quan điểm giáo dục kỹ thuật tổng hợp trong dạy học vật lý đại
cương là con đường vận dụng những kiến thức vật lý, ứng dụng vào kỹ thuật
chuyên ngành đào tạo ở các trường đại học kỹ thuật có hiệu quả cao nhất.
1.9. Dạy học theo hướng khai thác kiến thức vật lý đại cương phần Nhiệt
học ứng dụng trong kỹ thuật ngành ô tô. [3], [5], [7]
1.9.1. Tiến trình dạy học theo tính ứng dụng vật lý đại cương vào trong
kỹ thuật ngành ô tô.
Việc SV thông hiểu, áp dụng sáng tạo các kiến thức vào tình huống
mới, phụ thuộc trước hết là nội dung của chính môn học. Cấu trúc tài liệu giáo
trình và phương pháp trình bày tài liệu có một ý nghĩa to lớn. Vấn đề lựa chọn
nội dung tài liệu giáo trình, cấu trúc của tài liệu đó và phương pháp trình bày
phải tùy theo mục đích dạy học.
Nếu chúng ta chỉ đơn thuần cho SV làm quen với những nguyên lý
mới, những định luật mới thì ta chỉ thông báo cho SV những kết luận lý
thuyết có sẵn mà SV sẽ phải sử dụng. Còn nếu chúng ta đặt vấn đề không
14

những thông báo mà giúp SV bồi dưỡng phẩm chất đặc trưng của năng lực
sáng tạo là thông hiểu kiến thức và áp dụng kiến thức vào tình huống mới, tức
là phát triển trí tuệ của SV trong quá trình dạy học thì không phải bắt đầu việc
trình bày tài liệu giáo trình từ những lý thuyết có sẵn mà không giải thích
chúng được rút ra từ những sự việc ban đầu nào và tính chất đúng đắn của lý
thuyết được khẳng định bằng những thực nghiệm nào.
Chúng tôi cho rằng cần trình bày những nội dung theo chu trình sau
“Những sự kiện khởi đầu → lý thuyết khoa học → những hệ quả được rút ra
một cách lôgic → kiểm tra bằng thực nghiệm các kết quả” sẽ có tác dụng tốt
trong việc phát huy năng lực tư duy sáng tạo của SV.
1.9.2. Phương pháp dạy học theo hướng khai thác kiến thức vật lý đại
cương phần Nhiệt học ứng dụng vào kĩ thuật ngành ôtô.
- Phương pháp nêu vấn đề.
Trên cơ sở lý thuyết mà SV đã được học ta nêu vấn đề các kiến thức đó
có liên hệ trong thực tế như thế nào.
- Phương pháp mô hình.
Là phương pháp sử dụng những mô hình có thật trong thực tế, các thiết
bị sử dụng hàng ngày xung quanh chúng ta để cho SV thấy được cấu trúc,
nguyên lý hoạt động của nó.
Hệ thống những ký hiệu dùng với tư cách làm mô hình: Hình vẽ, sơ đồ,
đồ thị, chữ cái, các công thức, phương trình toán học. Chú ý đặc biệt đến 2
loại mô hình ký hiệu là mô hình toán học và mô hình đồ thị.
Mô hình toán học: Là mô hình có bản chất khác vật gốc, chúng diễn tả
những đặc tính của vật gốc bằng một hệ thức toán học.
Chẳng hạn như tất cả những địa lượng q biến thiên thỏa mãn phương
trình: q” + ω2q = 0 đều biến thiên theo một quy luật dao động điều hòa. Bởi
vậy có thể dùng công thức đó là mô hình của mọi dao động điều hòa không
phụ thuộc vào bản chất của dao động.

15


Mục đích của mô hình hóa là thay thế đối tượng nghiên cứu bằng
phương trình sao cho có thể thu được những thông tin cần thiết một cách dễ
dàng nhất. Bởi vậy có thể ở giai đoạn đầu của quá trình nhận thức xuất phát từ
những yếu tố quan sát được (lực đàn hồi) để xây dựng mô hình dao động cơ
học, sau đó dùng mô hình để nghiên cứu dao động điện không quan sát trực
tiếp được.
Tuy mô hình toán có ưu điểm về sự chặt chẽ của toán học, có thể xét
tới những yếu tố ảnh hưởng nhỏ nhất tham dự vào quá trình thực nghiệm,
song sự chặt chẽ này đồng thời lại là nhược điểm của mô hình toán, vì nó có
khoảng cách khá xa với tính linh hoạt của các quá trình thực.
Mô hình đồ thị: Là một loại mô hình rất thông dụng trong nghiên cứu
vật lý, đặc biệt là trong nghiên cứu thực nghiệm. Vai trò của đồ thị thể hiện
rõ: mối quan hệ hàm số, đồ thị biểu diễn một mối quan hệ giữa 2 hoặc 3 đại
lượng vật lý mô tả hiện tượng tự nhiên. Nếu chỉ dừng lại ở việc giải thích hiện
tượng theo quan điểm vĩ mô (theo hiện tương luận) thì trong nhiều trường
hợp, có thể dựa vào đồ thị để giải thích sự diễn biến của hiện tượng.
Ví dụ, người ta thường dựa vào đặc tuyến Vôn Ampe của Tranzito để
chọn điểm làm việc của nó. Ngược lại với một điểm làm việc nhất định, thì
dựa vào đặc tuyến Vôn Ampe ta có thể biết Tranzito hoạt động ở chế độ tuyến
tính hay không tuyến tính.
Mỗi đồ thị không những chỉ phản ánh đơn thuần mối liên hệ hàm số
giữa hai đại lượng vật lý, mà nó mang nhiều thông tin quý báu ngoài mối liên
hệ đó. Đó chính là chức năng tiên đoán của đồ thị. Ví dụ: Đồ thị của đường
đẳng tích và đường đẳng áp đã cho ta tiên đoán sự tồn tại của độ không tuyệt
đối.
Nếu một đồ thị có một cực đại (hay một cực tiểu) thì nó sẽ cho ta thấy

hai yếu tố trái ngược nhau chi phối hiện tượng mà ta xét. Đó chẳng hạn là
trường hợp đồ thị thực nghiệm của sự phụ thuộc năng suất phát xạ đơn sắc

16


của vật đen tuyệt đối và bước sóng. Như vậy đồ thị vật lý hoàn toàn có đủ tư
cách là một mô hình lý thuyết của một hiện tượng vật lý.
Để cho đồ thị có ý nghĩa như một mô hình độc lập chứ không phải chỉ
là một dạng để biểu diễn một công thức toán học, cần nói rõ cách xây dựng và
sử dụng riêng của đồ thị.
Mô hình lôgic – Toán: Mô hình này dựa trên ngôn ngữ toán học. Mô
hình này được sử dụng rộng rãi trên các máy tính điện tử. Có thể coi mô hình
dùng trong máy tính điện tử là mô hình kí hiệu đã được vật chất hóa.
Những hiện tượng hoặc quá trình cần nghiên cứu mô hình hóa dưới
dạng chương trình của máy tính, nghĩa là hệ thống quy luật đã được mã hóa
theo ngôn ngữ của máy, chương trình này có thể coi như Algorit của các hành
vi của đối tượng nghiên cứu. Trong vật lý học những mô hình lý thuyết có tác
dụng to lớn đối với quá trình nhận thức nên chúng giữ một vị trí quan trọng.
Mô hình kí hiệu và mô hình biểu tượng trong sáng tạo khoa học vật lý
liên quan mật thiết với nhau và có ảnh hưởng đến sự phát triển của nhau.
Tóm lại, chúng ta có thể xây dụng sơ đồ dạy kiến thức vật lý sau đây:
Thực tiễn

Xây dựng lý thuyết
Giải thích vấn đề
Áp dụng vào
thực tiễn
Hình 1.3. Xây dựng sơ đồ dạy kiến thức vật ly
- Phương pháp nhận thức tính ứng dụng trong vật lý học.

+ Dạy học theo hướng ứng dụng kiến thức vật lý.
17


Những kiến thức vật lý được các nhà khoa học phát minh từ những sự
vật từ những sự vật hiện tượng rồi tổng hợp và khái quát hóa thành những
định luật những khái niệm, những quy luật chung nhất,…
SV nghiên cứu vật lý là hoạt động khám phá ứng dụng vào thực tế cuộc
sống kĩ thuật và công nghệ.
+ Cơ sở phương pháp nhận thức theo tính ứng dụng vật lý.
Rõ ràng sự suy luận một giả thuyết là những kiến thức mà con người
thường gặp trong cuộc sống. Những giả thuyết đó chỉ trở thành nhận thức
khoa học khi chúng được kiểm tra và xác nhận bằng thực nghiệm và trong
thực tiễn.
Sở dĩ sự suy luận bằng phép tương tự đạt được những kết quả đáng tin
cậy trở thanh một phương pháp có hiệu lực trong khoa học vì theo Kedrop:
“Sự tương tự có nguyên nhân sâu xa và sự thống nhất bản chất bên trong của
những hiện tượng khác nhau, sự thống nhất có tính tổng quát của các định luật
chung chi phối những định luật riêng”.
Trước hết chúng tương tự với nhau vì chúng tuân theo những mối quan
hệ nhân quả.
Dựa trên sự tương tác giữa các hệ quả mà người ta có thể đưa ra sự
tương tác giữa các nguyên nhân và ngược lại.
D.Didorot đã viết “Trong vật lý học, tất cả những hiểu biết của chúng
ta đều dựa vào sự tương tự nếu sự giống nhau về hệ quả mà không cho phép
ta kết luận về sự giống nhau về nguyên nhân thì khoa học vật lý sẽ ra sao? Có
cần phải đi tìm nguyên nhân của tất cả các hiện tượng tương tự không loại trừ
gì hết? Liệu điều đó có thực hiện được không? Y học và những lĩnh vực thực
nghiệm của vật lý sẽ như thế nào nếu không có nguyên lý tương tự đó…Có
thể rút ra được kết luận gì từ rất nhiều sự việc, thực nghiệm và quan sát?”.

Trong lịch sử khoa học nhiều phát minh vĩ đại tất cả đều được ứng
dụng vào trong cuộc sống con người đa số những giả thiết khoa học ngày nay

18


đều được đề xuất dựa trên những vấn đề con người thường gặp trong tự nhiên
và cuộc sống.
Ngoài những vấn đề trên, vật lý học ngày nay không chỉ đơn thuần
nghiên cứu vật lý, mà vật lý học có mối liên hệ mật thiết với các nghành khoa
học khác vật lý – hóa học, vật lý – thiên văn, vật lý – sinh học, vật lý – y học,
vật lý – nông học, vật lý – kĩ thuật và công nghệ …Vì thế trong lý luận phương pháp dạy học vật lý hình thành quan điểm dạy học tích hợp, tư tưởng
giáo dục kĩ thuật tổng hợp.

Kết luận chương 1
Nội dung chương 1 làm cơ sở lý luận của đề tài. Chúng tôi đã hệ thống
cơ sở lý luận về dạy học vật lý đại cương theo hướng khai thác những kiến
thức vật lý, ứng dụng vào kỹ thuật.
Với những nội dung chính: Mối quan hệ giữa nghiên cứu vật lý và dạy
học vật lý, nội dung dạy học vật lý đại cương theo hướng khai thác những
kiến thức vật lý vào quá trình đào tạo nghề ở trường ĐH – CĐ chuyên nghiệp,
những vấn đề về nhận thức tính ứng dụng của vật lý trong quá trình dạy học
vật lý đại cương.
Cơ sở lý luận của chương 1 là nền tảng để có thể cấu trúc lại nội dung
của giáo trình vật lý đại cương hiện hành theo hướng dạy học vận dụng những
kiến thức vật lý vào đào tạo nghề ở bậc ĐH – CĐ.

19

Chương 2. Khai thác kiến thức vật lý đại cương phần Nhiệt học
vào kĩ thuật ngành ô tô
2.1. Phân tích chương trình vật lý đại cương phần Nhiệt học.
2.1.1. Phân tích chương trình vật lý đại cương phần Nhiệt học.
Phần Nhiệt học là phần thứ hai trong chương trình khung của Bộ Giáo
Dục và Đào tạo, tiếp nối phát triển kiến thức về nhiệt học trung học phổ
thông.
Phần Nhiệt học gồm có hai chương: Chương ‘‘Chất khí’’ và chương
‘‘Các nguyên lý của nhiệt động lực học’’ trang bị các khái niệm nền tảng làm
cơ sở nghiên cứu các hiện tượng xảy ra bên trong vật như: Vật nóng chảy, vật
bay hơi, vật nóng lên khi có ma sát...Sự sắp xếp này có tính kế thừa, phù hợp
với lôgíc nội dung của chương trình khung. Do đó phần Nhiệt học có vị trí
quan trọng trong chương trình vật lý đại cương nói riêng và vật lý nói chung.
Phân bố thời lượng dạy học phần này có 24 tiết, trong đó có 18 tiết lý
thuyết, 05 tiết bài tập, 1 tiết kiểm tra.
2.1.2. Mục tiêu dạy học phần Nhiệt học.
- Sinh viên phải nắm vững các khái niệm: Hệ nhiệt động, nội năng, các
định luật thực nghiệm về chất khí. Phương trình trạng thái khí lý tưởng, công
và nhiệt, nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học. Dùng nguyên lý thứ nhất
của nhiệt động lực học để khảo sát các quá trình cân bằng, hạn chế của
nguyên lý thứ nhất. Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch. Nguyên lý

20


thứ hai của nhiệt động lực học, chu trình Carnot, định lý Carnot. Hàm
Entropy và nguyên lý tăng Entropy.
- Sinh viên thông qua học tập kiến thức vật lý đại cương có khả năng
vận dụng vào kỹ thuật ngành ô tô.
- Sinh viên phải hiểu, có kỹ năng vận dụng các kiến thức trên để giải

thích các hiện tượng vật lý, các bài tập định tính, bài tập định lượng trong
phần Nhiệt học làm cơ sở tiếp thu các môn học chuyên ngành.
- Vận dụng được những kiến thức trên để lý giải được một số hiện
tượng trong nhiệt học và giải được một số bài toán về khảo sát các quá trình
cân bằng.
- Biết vận dụng nguyên lý 2 trong việc đánh giá hiệu suất của các loại
động cơ nhiệt. Giải được các bài toán về tính toán công, nhiệt, hiệu suất của
động cơ nhiệt.
- Rèn luyện tác phong làm việc khoa học, tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, có
ý thức vận dụng những hiểu biết vật lý vào đời sống.
- Bồi dưỡng lòng yêu khoa học kĩ thuật, kỹ năng làm việc theo nhóm.
- Bồi dưỡng tư duy linh hoạt sáng tạo thông qua giải BTL bằng một số
phương pháp khác nhau, giải được bài tập có nội dung thực tế.
2.2. Kiến thức về Nhiệt học ứng dụng vào kĩ thuật ngành ôtô.
2.2.1. Công, nhiệt, nội năng của hệ nhiệt động.[1], [4], [12]
- Khái niệm hệ nhiệt động.
Một tập hợp các vật được xác định hoàn toàn bởi một số các thông số
vĩ mô, độc lập với nhau, được gọi là hệ vĩ mô hay hệ nhiệt động (còn gọi là
hệ).
Tất cả các vật còn lại, ngoài hệ là ngoại vật đối với hệ hay môi trường
xung quanh hệ.
Có hai hệ:

21