BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
ĐỖ THỊ THU HẰNG
KHAI THÁC, VẬN DỤNG MỐI LIÊN HỆ GIỮA
VẬT LÝ, KỸ THUẬT VÀ ĐỜI SỐNG TRONG
DẠY HỌC CHƯƠNG “ DÒNG ĐIỆN XOAY
CHIỀU” VẬT LÝ 12 THPT
LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
Huế, Năm 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
ĐỖ THỊ THU HẰNG
KHAI THÁC, VẬN DỤNG MỐI LIÊN HỆ GIỮA
VẬT LÝ, KỸ THUẬT VÀ ĐỜI SỐNG TRONG
DẠY HỌC CHƯƠNG “ DÒNG ĐIỆN XOAY
CHIỀU” VẬT LÝ 12 THPT
Chuyên ngành:
Lý luận và phương pháp dạy học môn Vật lý
Mã số:
60 14 10
LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. LÊ VĂN GIÁO
Huế, Năm 2014
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu
và kết quả nghiên cứu ghi trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả
cho phép sử dụng và chưa từng được cơng bố trong bất kỳ một cơng trình nào
khác.
Họ và tên tác giả
Đỗ Thị Thu Hằng
m ơn
Lời
cảm ơn
Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Quý nhà trường, quý thầy cô giáo trong Khoa Vật lý, trưởng khoa Vật
lý - Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế đã trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ
tơi trong suốt q trình học tập;
Thầy giáo PGS.TS. Lê Văn Giáo ln động viên và tận tình giúp đỡ
tơi trong suốt quá trình làm luận văn;
Ban giám hiệu nhà trường, quý thầy cô giáo Tổ Vật lý trường THPT
Hai Bà Trưng đã nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi và tạo điều kiện thuận lợi cho
tơi trong q trình nghiên cứu và thực hiện đề tài;
Tập thể học sinh khối 12 trường THPT Hai Bà Trưng đã cộng tác
nhiệt tình trong quá trình thực tập sư phạm, giúp đỡ và góp ý chân thành
trong từng bài giảng của tơi;
Các anh chị học viên lớp LL&PPDH môn Vật lý K21 đã động viên
tinh thần và giúp đỡ tôi rất nhiều trong hai năm học tại trường và đặc biệt
trong quá trình thực hiện đề tài này.
Tác giả
Đỗ Thị Thu Hằng
MỤC LỤC
Trang bìa phụ........................................................................................................................i
Lời cam đoan ......................................................................................................................ii
Lời cảm ơn..........................................................................................................................iii
MỤC LỤC................................................................................................................. 5
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................6
NỘI DUNG.............................................................................................................14
1.4.1. Mục tiêu điều tra............................................................................................29
1.4.2. Kết quả điều tra thực trạng DH các ƯDKT của Vật lí hiện nay.....................30
Kết luận chương 2...................................................................................................67
3.1. Mục đích thực nghiệm......................................................................................68
3.2.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm.....................................................................69
3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm..................................................................69
3.3.1. Chọn mẫu thực nghiệm..................................................................................69
3.3.3. Kiểm tra đánh giá...........................................................................................70
3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm..........................................................................70
3.4.1. Nhận xét về tiến trình dạy học.......................................................................70
3.4.2. Đánh giá kết quả học tập của học sinh...........................................................71
3.4.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm.........................................................75
3.4.4. Kiểm định giả thuyết thống kê.......................................................................75
Kết luận chương 3...................................................................................................76
3. Đối với hoạt động học, khi HS được học vận dụng mối liên hệ Vật lý - kỹ thuật
và đời sống phát huy được tính tích cực, tự lực và phát triển khả năng tự học của
HS. Và tính thực tiễn của bài học. Nhờ vậy mà học sinh có hứng thú học tập bộ môn
hơn........................................................................................................................... 77
4. Kết quả thống kê toán học cho thấy điểm số các bài kiểm tra của hai lớp ĐC và
TN là khác nhau, kết quả học tập của HS ở nhóm TN cao hơn nhóm ĐC. Nghĩa là
việc vận dụng mối liên hệ Vật lý - kỹ thuật và đời sống trong dạy học, đã góp phần
nâng cao chất lượng dạy học bộ mơn Vật lý............................................................77
KẾT LUẬN.............................................................................................................78
Kiến nghị................................................................................................................. 79
5
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
CNTT
: Công nghệ thông tin
ƯDKT
: Ứng dụng kỹ thuật
ĐH
: Đại học
ĐC
: Đối chứng
GD&ĐT
: Giáo dục và Đào tạo
GV
: Giáo viên
HS
: Học sinh
MVT
: Máy vi tính
PPDH
: Phương pháp dạy học
SGK
: SGK
THPT
: Trung học phổ thông
TN
: Thực nghiệm
TNSP
: Thực nghiệm sư phạm
6
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIÊU ĐỒ, ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ
Bảng
Trang
Bảng 1.1. Kết quả điều việc ứng dụng vận dụng mối liên hệ Vật lý –kỹ thuật
và đời sống trong dạy học của GV....................................................................
Bảng 1.2. Kết quả điều tra nhu cầu học tập vận dụng mối liên hệ Vật lý – kỹ
thuật và đời sống của HS trong môn vật lý
Bảng 3.1. Bảng số liệu HS được làm chọn mẫu TN.........................................
Bảng 3.2. Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra..............................
Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất...................................................................
Bảng 3.4. Bảng phân phối tần suất lũy tích.......................................................
Bảng 3.5. Bảng phân loại theo học lực.............................................................
Bảng 3.6. Bảng tổng hợp các tham số...............................................................
Biểu đồ
Biểu đồ 1.1 : Mức độ vận dụng mối liên hệ Vật lý –kỹ thuật và đời sống
trong dạy học...............................................................................................................
Biểu đồ 3.1. Biểu đồ phân bố điểm của hai nhóm ĐC và TN...........................
Biểu đồ 3.2. Biểu đồ phân phối tần suất điểm của hai nhóm ĐC và TN...........
Biểu đồ 3.3. Biểu đồ phân phối tần suất luỹ tích..............................................
Biểu đồ 3.4. Biểu đồ phân loại theo học lực của hai nhóm...............................
Đồ thị
Đồ thị 3.1. Đồ thị phân phối tần suất................................................................
Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích...................................................
Hình vẽ
Hình 1.1 Các dụng cụ điện................................................................................
Hình 2.1. Cột điện cao thế................................................................................
Sơ đồ
Sơ đồ 1.1. Quy trình vận dụng mối liên hệ Vật lý –kỹ thuật và đời sống trong
dạy học vật lý .......................................................................................................
7
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Giáo dục giữ một vai trò rất quan trọng trong việc đào tạo và phát triển nguồn
nhân lực cho mọi quốc gia. Đại hội Đảng lần thứ XI đã nêu: “Phát triển, nâng cao
chất lượng giáo dục và đào tạo, chất lượng nguồn nhân lực; phát triển khoa học,
công nghệ và kinh tế tri thức. Tập trung giải quyết vấn đề việc làm và thu nhập cho
người lao động, nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân” [15].
Báo cáo của BCH T.Ư Đảng khóa IX về các văn kiện ĐH X của Đảng tiếp
tục khẳng định: “Về giáo dục và đào tạo, chúng ta phấn đấu để lĩnh vực này cùng
với khoa học và công nghệ thực sự là quốc sách hàng đầu thơng qua việc đổi mới
tồn diện giáo dục và đào tạo, phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao, chấn
hưng nền giáo dục Việt Nam. Những biện pháp cụ thể là: đổi mới cơ cấu tổ chức,
nội dung, phương pháp dạy và học theo hướng "chuẩn hoá, hiện đại hố, xã hội
hố". Phát huy trí sáng tạo, khả năng vận dụng, thực hành của người học” [].
Để phát triển và hội nhập với các nước trong khu vực và trên thế giới, chúng
ta đang đẩy mạnh công cuộc cơng nghiệp hóa-hiện đại hóa đất nước. Điều đó đòi
hỏi ngành Giáo dục và Đào tạo phải cung cấp nguồn nhân lực khơng chỉ có trình độ
cao mà phải có phẩm chất và năng lực của con người lao động mới…. Chính vì vậy
mà Đảng ta đã xác định: “giáo dục là quốc sách hàng đầu” và yêu cầu phải đổi mới
giáo dục một cách nhanh chóng và tồn diện cả về mục tiêu, nội dung và phương
pháp gióa dục trong nhà trường. Trong đó, việc đổi mới phương pháp giáo dục ở
trường phổ thông hiện nay là một trong những nhiệm vụ hàng đầu của ngành giáo
dục trong những năm qua và những năm tiếp theo.
Mơn vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, phần lớn các kiến thức vật lí
trong chương trình phổ thơng (PT) gắn liền với các hiện tượng, quá trình trong tự
nhiên và đời sống. Tuy nhiên, thực trạng dạy học vật lí ở phổ thơng (PT) hiện nay
cho thấy: tình trạng “dạy chay, học chay” vẫn phổ biến. Trong dạy học GV ít liên hệ
và vận dụng kiến thức vào thực tiễn, chính vì thế kết quả là đa số HS thường nắm
bắt kiến thức một cách thụ động, ít phát huy tư duy sáng tạo, gặp khó khăn khi vận
dụng kiến thức vào thực tiễn và đời sống. Chính vì vậy, việc thường xuyên tạo điều
kiện cho HS vận dụng kiến thức vào thực tế đóng vai trị rất quan trọng trong dạy
học vật lí. Điểu đó sẽ giúp HS hiểu và vận dụng được mối quan hệ gắn bó giữa vật
8
lí, kĩ thuật và đời sống, và vào thực tiễn, nhất là với những nội dung đề cập đến
những quá trình, hiện tượng xảy ra trong cuộc sống thường ngày gần gũi với HS.
Qua đó HS sẽ có điều kiện phân tích, nhận xét, đánh giá các hiện và quá trình một
cách có cơ sở khoa học và giúp các em phát triển tư duy, óc sáng tạo, hình thành
thói quen nghiên cứu. Chỉ có như vậy các em mới thực sự am hiểu các kiến thức vật
lý một cách sâu sắc và biết cách vận dụng kiến thức vào thực tế. Thực tiễn dạy học
ở trường phổ thông cho thấy, HS rất thích thú khi vận dụng kiến thức bài học vào
việc giải quyết những vấn đề của thực tế và đời sống.
Trong xu thế đổi mới và hội nhập của đất nước hiện nay, nhiệm vụ cơ bản
của giáo dục phổ thông là phải đào tạo những con người mới, những người lao động
có tri thức, có năng lực thực hành, tự chủ, năng động, sáng tạo, sẵn sàng tham gia
vào lao động sản suất. Để thực hiện nhiệm vụ đó, Bộ GD&ĐT đã tiến hành xây
dựng chương trình giáo dục phổ thơng phù hợp với những u cầu của phát triển đất
nước, trong đó có mơn Vật lí, mơn học liên quan đến nhiều ngành khác nhau trong
nền kinh tế quốc dân và cung cấp kiến thức khoa học cơ sở của nhiều ngành, trong
đó có nành kỹ thuật.
Các mục tiêu và nhiệm vụ của trường phổ thông được thực hiện chủ yếu
thông qua việc dạy học các mơn học. Mơn Vật lí cũng như các mơn khoa học khác
ở nhà trường phổ thông không chỉ trang bị hệ thống kiến thức cơ bản, hiện đại mà
còn góp phần giáo dục và phát triển tồn diện người học sinh, ngồi ra cịn giúp học
sinh biết các được ứng dụng của kiến thức từng môn học vào kỹ thuật và đời sống.
Dạy học được hiểu là quá trình hoạt động có mục đích trong sự tương tác thống
nhất, biện chứng giữa giáo viên, học sinh và tư liệu hoạt động dạy học. Dạy học Vật
lí vận dụng mối liên hệ giữa Vật lý, kỹ thuật và đời sống là quá trình giáo viên tổ
chức hoạt động dạy học, định hướng hành động của học sinh sao cho học sinh tự
chủ chiếm lĩnh tri thức Vật lý và vận dụng nó vào thức tiễn đặt trong mối quan hệ
giữa Vât lý, kỹ thuật và đời sống. Tức là không được tách rời mối quan hệ này, hay
thậm chí chỉ dừng lại ở việc nắm được kiến thức vật lý, mà khơng thấy được vai trị
cuẩ nó trong đời sống và kỹ thuật. Sự phát triển của Vật lí có liên quan mật thiết với
các tư tưởng triết học, nó là cơ sở của nhiều ngành khoa học, kĩ thuật và cơng nghệ
tiên tiến. Các kiến thức Vật lí cịn là một công cụ được con người sử dụng nên để
biểu đạt hiện thực, thơng qua những mơ hình được xây dựng. Do vậy, quá trình dạy
9
học Vật lý với việc khia thác, vận dụng mối liên hệ giữa Vật lý, kỹ thuật và đời
sống là một trong những vấn đề đang được, nhằm góp phần tạo ra những thế hệ trẻ
có trình đọ khoa học và năng lực thực tiễn đáp ứng yêu cầu phát triển của xã hội.
Albert Einstein đã từng phát biểu: “Kiến thức là cái gì chết cứng, cịn trường học
phục vụ cái sống”.
Xt phát từ những lí do trên, chúng tơi chọn và nghiên cứu đề tài: “Khai
thác, vận dụng mối liên hệ giữa Vật lý – kỹ thuật và đời sống trong dạy học
chương “ Dòng điện xoay chiều” vật lí 12 THPT ”
2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu
Trong những năm gần đây, đã có một số tác giả nghiên cứu các đề tài theo
hướng tăng cường tính thực tiễn của bài học trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông.
Chẳng hạn, như: Phạm Thị Phương với đề tài: “Khai thác, xây dựng và sử dụng
bài tập có nội dung thực tế trong dạy học phần cơ học lớp 10 THPT góp phần tích
cực hóa hoạt động học tập của học sinh”; hay Nguyễn Thanh Hải trong “Nghiên
cứu sử dụng bài tập định tính và câu hỏi thực tế trong dạy học vật lý ở trường phổ
thông, THPT” [10]; đã chỉ ra vai trò thời đã đề thực tiễn nói chung và bài tập thực tế
nói riêng trong dạy học vật lý. Đồng xuất các biện pháp nhằm khai thác mối quan
hệ giữa vật lý và thực tiễn trong dạy học. Gần đây nhất là luận văn thạc sĩ của Đỗ
Tấn Khương “Khai thác và sử dụng bài tập thực tế với sự hỗ trợ của phương tiện
nghe nhìn trong dạy học phần Quang hình học Vật lý 11 THPT” và một số luận văn
khác, như: “Nghiên cứu xu hướng chọn nghề của học sinh lớp 12 các trường THPT
tại thành phố Huế - tỉnh Thừa Thiên Huế”của Trần Thị Thuỷ Thương Ngọc [19];
“Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng khi dạy một số bài học vật lí góp
phần nâng cao chất lượng giáo dục kỹ thuật tổng hợp - hướng nghiệp cho học
sinh THPT” của Nguyễn Thị Hoàn, Đại học Thái Nguyên, 2009 [14]…. cũng
đã đề cấp đến mối quan hệ giữa vật lý và thực tiễn, nhất là những ứng dụng kỹ thuật
của nó. Ngồi ra phri kể đến các nghiên cứu Trần Hữu Phước với đè tài (2007):
“Nghiên cứu việc tổ chức ngoại khóa về cơ học chất lưu chuyển động nhằm phát
triển tính tích cực, sáng tạo của học sinh THPT”; của Trương Đức Cường (2007)
“Nghiên cứu xây dựng và tổ chức một số chủ đề ngoại khóa phần điện học lớp
12(THPT) nhằm góp phần giáo dục KTTH cho học sinh”; hay của Ngơ Thị Bình
(2009) “Nghiên cứu việc tổ chức hoạt động ngoại khoá về Tĩnh học vật rắn ở lớp 10
10
THPT nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh “ ,
ở mức độ khác nhau đều đã ít nhiều đề cập đến mối quan hệ giữa vật lý và thức tiễn
đời sống cũng như kỹ thuât. Tuy nhiên xuất phát từ những mục đích nghiên cứu khác
nhau mà các tác giả chưa đi sâu vào nghiên cứu một cách có hệ thống mối liên hệ giữa
Vật lý - kỹ thuật và đời sống trong dạy học vật lý vật lý ở trườn phổ thơng.
Như vậy, qua tìm hiểu với những tư liệu chúng tơi đã biết, cho đến nay chưa
có cơng trình nào nào đi sâu nghiên cứu khai thác, vận dụng mối liên hệ giữa vật lí,
kĩ thuật và đời sống trong dạy học chương Dịng điện xoay chiều vật lí 12 THPT, vì
thế chúng tơi đã chọn đề tài này nghiên cứu.
3. Mục tiêu của đề tài
Đề xuất các biện pháp vận dụng mối liên hệ Vật lý, Kỹ thuật và Đời sống
trong qus trình dạy học và vận dụng vào tổ chức dạy học một số kiến thức chương
“Dòng điện xoay chiều “ Vật lý 12 THPT.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu đề xuất được biện pháp vận dụng mối liên hệ giữa Vật lý, Kỹ thuật và
Đời sống và vận dụng vào dạy học vật lý sẽ góp phần phát huy tính tích cực, sáng
tạo của học sinh, qua đó có thể nâng cao hiệu quả dạy học Vật lý ở THPT.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc khai thác vận dụng mối liên hệ giữa Vật
lý, Kỹ thuật và Đời sống trong dạy học vật lí ở các trường THPT.
- Điều tra thực trạng của việc dạy học vận dụng mối liên hệ giữa Vật lý, Kỹ
thuật và Đời sống trong dạy học vật lí ở các trường THPT hiện nay.
- Nghiên cứu đề xuất biện pháp khai thác, vận dụng mối liên hệ Vật lý, Kỹ
thuật và Đời sống trong dạy học vật lý ở trường PT.
- Nghiên cứu đặc điển cấu trức chương Dòng điện xoay chiều Vật lý 12.
- Soạn thảo tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Dòng điện xoay chiều”
Vật lý 12 THPT trong mối liên hệ Vật lý, Kỹ thuật và Đời sống với các biện pháp đề
xuất.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng giả thuyết khoa học của
đề tài và rút ra kết luận.
6. Đối tượng nghiên cứu
Hoạt động dạy và học Vật lí ở trường phổ thông trong mối liên hệ giữa Vật lý
11
Kỹ thuật và Đời sống.
7. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lí 12 và
tiến hành thực nghiệm ở một số trường THPT trên địa bàn Tỉnh Thừa Thiên Huế.
8. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu đã vạch ra ở trên, các phương pháp
nghiên cứu được dùng là:
8.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
- Nghiên cứu luật Giáo dục, văn kiện của Đảng, tạp chí Giáo dục, các tài
liệu về lí luận dạy học, phương pháp dạy học Vật lí,...
- Nghiên cứu tài liệu về tổ chức hoạt động dạy học cho học sinh vận dụng
mối liên hệ Vật lý – kỹ thuật và đời sống chương “Dịng điện xoay chiều” nhằm
phát huy tính tích cực học tập.
- Nghiên cứu nội dung, chương trình, sách giáo khoa Vật lí chương “Dịng
điện xoay chiều” lớp 12 THPT.
8.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Quan sát hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh trong giờ học Vật
lí ở một số trường THPT trên địa bàn Tỉnh Thừa Thiên Huế. Trao đổi trực tiếp với
giáo viên và học sinh.
- Dùng phiếu điều tra về thực trạng dạy học vận dụng mối liên hệ Vật lý –
kỹ thuật và đời sống chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lí 12.
8.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Tiến hành thực nghiệm sư phạm có đối chứng tại một số trường THPT trên
địa bàn Tỉnh Thừa Thiên Huế để đánh giá hiệu quả của đề tài.
8.4. Phương pháp thống kê toán học
Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lí các số liệu thu được từ kết
quả thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm định giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong
kết quả học tập giữa nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng. Từ đó kiểm định giả
thuyết khoa học và đánh giá hiệu quả của đề tài nghiên cứu.
9. Cấu trúc luận văn
12
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và các danh mục, phần nội
dung chính của luận văn gồm 3 chương:
Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc vận dụng mối liên hệ giữa Vật
lý, Kỹ thuật và Đời sống trong dạy học Vật lý ở trường PT
Chương 2. Vận dụng mối liên hệ giữa Vật lý, Kỹ thuật và Đời sống trong dạy
học chương Dòng điện xoay chiều Vật lý 12 THPT
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
13
NỘI DUNG
Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC VẬN DỤNG
MỐI LIÊN HỆ VẬT LÝ - KỸ THUẬT VÀ ĐỜI SỐNG TRONG DẠY
HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THPT
1.1. Mối liên hệ giữa Vật lý - kỹ thuật và đời sống trong sự phát triển
khoa học kỹ thuật.
Vật lý – kỹ thuật và đời sống là một mối quan hệ xuyên suốt trong sự phát
triển của khoa học nói chung và vật lý học nói riêng.
Các nghiên cứu của vật lý đều hướng tới việc ứng dụng vào kỹ thuật và
phục vụ đời sống. Và ngược lại chính sự phát triển của kỹ thuật đã tạo điều kiện cho
sự nghiên cứu vật lý, Ngay cả thuyết tương đối Einsteins lúc đầu người ta thấy hình
như chẳng hề có ứng dụng gì trong kỹ thuật, nhưng sau một thời gian khơng lâu nó
được ứng dụng trong máy gia tốc, lò phản ứng hạt nhân và các lĩnh vực khác của kỹ
thuật. Trước đó, Galile Galileo khơng chứng minh được sự rơi như nhau của các vật
thể trong chận không, nhưng nhờ kỹ thuật phát triển, nhất là kỹ thuật chân khơng,
với thí nghiệm “ống Newton” mới chứng minh được định luật rơi tự do đã được
phỏng đốn trước đó. Cũng nhờ kỹ thuật chân không phát triển, mà Giôn Tơm –
xơn mới thực sự chính minh được sự tồn tại của điện tử và xây dựng nên mẫu
nguyên tử đầu tiên.
Mối quan hệ giữa Vật lý - kỹ thuật và đời sống càng thể hiện rõ nét khi mà
khoảng thời gian từ lúc phát minh, đến ứng dụng vào kỹ thuật và đời sống ngày
càng được rút ngắn. Vật lý được coi là một môn khoa học cơ bản nhất của khoa học
tự nhiên. Nó giải quyết các thành phần cơ bản nhất của vật chất và các tương tác
của chúng cũng như nghiên cứu về các nguyên tử và việc tạo thành phân tử và chất
rắn.Vật lý cố gắng đưa ra những mơ tả thống nhất về tính chất của vật chất và bức
xạ, bao quát rất nhiều loại hiện tượng… Trong lịch sử vật lý các nhà khoa học
nghiên cứu sự hình thành và phát triển của khoa học vật lý như một thể thống nhất.
Nó trình bày các sự kiện vật lý có chọn lọc và có hệ thống nhằm tái hiện tồn bộ
q trình của khoa học vật lý. Các nghiên cứu của vật lý hầu hết đều hướng tới việc
ứng dụng vào kỹ thuật và phục vụ đời sống nhằm đáp ứng sự phát triển khoa học.
Điều đó đã được chứng minh qua sự phát triển khoa học công nghệ. Từ thế kỉ 20 đã
chứng kiến một sự tăng trưởng bùng phát của khoa học và cơng nghệ, cùng với
chính trị, kinh tế,văn hóa.....khoa học đã đặt những dấu ấn quan trọng trong lịch sử
14
nhân loại. Sự phát triển của khoa học thế kỷ XX khơng những mạnh mẽ mà cịn
đồng đều trên nhiều lĩnh vực cả lý thuyết và ứng dụng, một trong ba ngành đạt được
nhiều thành tựu trong sự phát triển khoa học đó là vật lý với những ứng dụng kỹ
thuật liên quan và ứng dụng trong đời sống hằng ngày [24].
Những thập niên đầu thế kỷ XX là thành tựu rực rỡ trong lĩnh vực nghiên
cứu thế giới vi mơ. Những cơng trình của Planck,Einstein, Hese, Bohr, Pauli,
Heiseengerg, Curie…đã xây dựng một hê thống tư duy mới.
Những năm 60 và 70 cuộc chạy đua kinh tế, quân sự, khoa học giữa hai
cường quốc Liên Xô và Mỹ đã mang lại bước tiến lớn cho khoa học vũ trụ: những
vệ tinh nghiên cứu vũ trụ, con người đi vào không gian (1961), lên mặt trăng (1969)
…tiếp đó thập niên 80 và 90 đã chứng kiến cuộc cách mạng mạnh mẽ và rộng rãi
trong lĩnh vực công nghệ thông tin mà cơ sở là sự ra đời và lớn mạnh của kỹ thuật
vật liệu bán dẫn và vi mạch điện tử.
Trong cuộc sống ln có những việc bất ngờ đến với chúng ta. Trong khoa
học cũng chính từ những bất ngờ mà đã dẫn đến rất nhiều phát minh nổi tiếng của
các nhà khoa học. Và sau này chúng được ứng dụng rất nhiều trong kỹ thuật và đời
sống. Trong thế kỉ 20, những nghiên cứu của các nhà khoa học đã đưa ra nhiều
thuyết vật lý và đã được ứng dụng trong kỹ thuật và đời sống, nhưng sự phát triển
này chưa mạnh mẽ đến khoảng thời gian sau này sự phát triển này mới bùng nổ và
dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ như vũ bão của khoa học, mặc dù sự phát triển
ngành vật lý tác động tích cực hàng ngày của nó lên đời sống của chúng ta ngày
càng tăng. Nhiều nhà khoa học cũng nhạy cảm với những vấn đề này. Bằng phương
pháp thí nghiệm, khoa học khơng cịn thụ động quan sát, mà chủ động can thiệp vào
tự nhiên. Nhưng, dù “thí nghiệm là bước đầu tiên để áp dụng kỹ thuật” (Gehlen), thí
nghiệm và áp dụng kỹ thuật vẫn là hai chuyện khác nhau. Kỹ thuật áp dụng kết quả
đã biết, cịn thí nghiệm đi tìm cái chưa biết. Ứng dụng kỹ thuật hướng đến thực tiễn,
trong những điều kiện bình thường.
Những phát minh mới gồm có tàu vũ trụ, chip máy tính, laser, và ADN tổ
hợp đã mở ra lộ trình cho những lĩnh vực mới như khoa học vũ trụ, công nghệ sinh
học, và công nghệ nano. Các máy ghi địa chấn hiện đại và tàu ngầm đã mang lại
cho các nhà khoa học trái đất và đại dương cái nhìn sâu sắc vào những bí ẩn sâu
thẳm nhất và tối tăm nhất của hành tinh chúng ta. Những thập kỉ phát triển của khoa
15
học khí hậu, được hỗ trợ bởi những quan sát vệ tinh và mơ hình máy tính, giờ đã
đưa ra những dự báo dài hạn, mang tính tồn cầu với xác suất đúng rất cao. Lúc mới
bắt đầu thế kỉ, khoa học và cơng nghệ có ít tác động lên đời sống hàng ngày của đa
số mọi người, điều này đã thay đổi hoàn toàn vào năm 2000 [23].
Sự phát triển của khoa học – kỹ thuật một cách trực tiếp hay gián tiếp đều có
thể mang lại cuộc sống tốt đẹp hơn, mặc khác cũng chính những thành tựu này cũng
trở thành phương tiện tội ác thảm học cho chính con người. Hàng triệu tấn bom đã
trút xuống trái đất trong Đại chiến thế giới lần thứ nhất (1914- 1918), lần thứ hai
(1939 – 1945) Và sau khi bom nguyên tử thả xuống Hiroshima và Nagasaki bị phá
hủy trong ít phút bởi những quả bom nguyên tử mà cơ sở chế tạo dự trên những
cơng trình vĩ đại của Einstein, Curie, Rutherford, Chadwich Graham…đó là một
trong những ứng dụng của kỹ thuật mà nguồn gốc của nó chính là ứng dụng mối
quan hệ giữa Vật lý – kỹ thuật và đời sống. Cũng chính từ đó một số nhà khoa học
lỗi lạc đã chuyển sang nghiên cứu khoa học sự sống.
Vật lý học có những đóng góp quan trọng qua sự tiến bộ của khoa học công
nghệ mới đạt được do những phát kiến lý thuyết trong vật lý. Ví dụ, sự tiến bộ trong
hiểu biết về điện từ học hoặc vật lý hạt nhân đã trực tiếp dẫn đến sự phát minh và
phát triển những sản phẩm mới, thay đổi đáng kể bộ mặt xã hội ngày nay, như ti vi,
máy vi tính, laser, internet, các máy móc dân dụng, hay vũ khí hạt nhân; những tiến
bộ trong nhiệt động lực học dẫn tới sự phát triển cách mạng công nghiệp; và sự phát
triển của ngành cơ học thúc đẩy sự phát triển phép tính vi tích phân.
Mặc dù vật lý bao hàm rất nhiều hiện tượng trong tự nhiên, nhưng các nhà
vật lý chỉ cần một số lý thuyết để miêu tả những hiện tượng này. Những lý thuyết
này không những được kiểm tra bằng thực nghiệm rất nhiều lần với kết quả đúng
xấp xỉ trong những phạm vi nhất định mà còn mang lại nhiều ứng dụng cho xã hội.
Ví dụ, cơ học cổ điển miêu tả chính xác chuyển động của những vật vĩ mơ lớn
hơn nguyên tử nhiều lần và di chuyển với vận tốc nhỏ hơn nhiều tốc độ ánh
sáng. Những lý thuyết này vẫn còn được nghiên cứu áp dụng cho tới ngày nay, và
một nhánh của cơ học cổ điển là lý thuyết hỗn loạn mới chỉ hình thành từ thế kỷ 20
và ba thế kỷ sau khi cơ học cổ điển ra đời từ những cơng trình của Isaac
Newton (1642–1727).
16
Bước vào thiên niên kỷ thứ ba, khoa học và kỹ thuật đã trở thành yếu tố cốt
tử của sự phát triển, là lực lượng sản xuất trực tiếp của nền kinh tế toàn cầu. Điều
này được phản ánh rõ trong việc hoạch định các chính sách và chiến lược phát triển
khoa học, kỹ thuật và kinh tế của nhiều nước trên thế giới.
Ngày nay, trong bối cảnh của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật hiện đại,
cơng nghiệp hố gắn liền với hiện đại hoá được xem là nấc thang đánh dấu trình độ
phát triển mới của nền văn minh nhân loại. Chúng ta không thể phủ nhận những
thành tựu về khoa học trên lĩnh vực vật lý. Chẳng hạn, việc sử dụng năng lượng
nguyên tử, năng lượng mặt trời đã làm giảm sự phụ thuộc của con người vào nguồn
năng lượng khoáng sản, việc chế tạo ra các tên lửa với cơng suất cực lớn dùng nhiên
liệu hố học, hỗn hợp ở dạng lỏng hoặc rắn. Với hệ thống động lực mới này, con
người đã tạo ra được tốc độ vũ trụ cấp một (7,9km/s), phóngvệ tinh nhân tạo đầu
tiên của trái đất (năm 1957), tốc độ vũ trụ cấp hai (11,2 km/s) phóng các tàu vũ trụ
thám hiểm các hành tinh thuộc hệ mặt trời như mặt trăng, Sao hoả, Sao kim (năm
1959) và đặc biệt là đưa con người đặt chân lên mặt trăng (năm 1981) mở ra kỷ
nguyên chiến lược chinh phục vũ trụ. Sự ra đời của các vật liệu tổng hợp không
những giúp con người giảm sự phụ thuộc vào tài nguyên thiên nhiên không tái sinh
được mà cung cấp cho con người nguồn vật liệu mới có tính năng ưu việt hơn và tái
sinh được. Do đó vấn đề đặt ra cho mỗi quốc gia trên con đường thực hiện cơng
nghiệp hố- hiên đại hoá là ở chỗ cần nắm bắt xu thế phát triển tất yếu, khách quan
của thời đại, khai thác tối đa những thời cơ, thuận lợi và hạn chế đến mức thấp nhất
mọi nguy cơ, bất lợi để thực hiện thành cơng nghiệp sự nghiệp đó.
Ngày 14-2-1990 M.Planck ( Đức) đưa ra giả thuyết năng lượng về ánh sáng
và tính đực hằng số năng lượng và giả thuyết này được coi là ngày khai sinh của
thuyết lượng tử.
1905 Albert Einstein cơng bố cơng trình về thuyết tương đối hẹp.
1907 cũng là Albert Einstein rút ra công thức liên hệ giữa năng lượng và khối
lượng E= mc2 công thức này có ý nghĩ cự kỳ quan trọng là cơ sở của vật lý hạt nhân
và sau này đó là những ứng dụng sáng chế ra bom nguyên tử.
1912 Victor Franz Hess khám phá ta tia vũ trụ
Sự tồn tại của tia vũ trụ khẳng định sự biến hóa tương hỗ liên tục giữa các
nguyên tố và các hạt cơ bản.
1913 Niels Bohr (Đan mạch) đưa ra mẫu nguyên tử hydro
1913 Johannes (Đức) phát hiện ra sự tách các phổ trong điện trường
1915 Albert Einstein (Đức) công bố thuyết tương đối rộng
17
Thuyêt tương đối của Einstein bên cạnh ý nghĩa to lớn đối với Vật lý, cịn có
giá trị triết học.
1917 K.Schawartzchild dự đoán sự tồn tại các lỗ đen trong vũ trụ
Khám phá này của K.Schawartzchild có ý nghĩa mở đường trong việc tìm
hiểu những bí mật của vũ trụ…
Sự phát triển khoa học ngày càng phụ thuộc vào mối liên hệ Vật lý - kỹ thuật
và đời sống. Từ khi Galilei phát minh kính viễn vọng, quan niệm của ta về thế giới
và vũ trụ phụ thuộc rất nhiều vào thành tựu kỹ thuật. Quan hệ giữa máy hơi nước và
nhiệt động học; máy bay và khí động học.
Qua những thành tựu khoa học trên cho thấy rằng mối liên hệ Vật lý –kỹ
thuật và đời sống rất cần thiết, Vật lý đưa ra những giả thuyết , hiện tượng….và kỹ
thuật sẽ ứng dụng nó một cách đúng đắn nhất để áp dụng vào đời sống để con người
chiếm lĩnh tri thức khoa học, đáp ứng được những nhu cầu xã hội đề ra.
Mối liên hệ giữa Vật lý – kỹ thuật và đời sống chưa bao giờ rõ rệt như ngày
nay, khi khoảng cách thời gian giữa khám phá khoa học và phát minh kỹ thuật được
rút ngắn một cách ngoạn mục. Từ khoa học hạt nhân đến bom nguyên tử cần không
đến sáu năm. Động lực phát minh kỹ thuật gắn liền với thành tựu lý thuyết transitor
và vật lý bán dẫn, kỹ thuật tiên tiến trong chẩn đốn y khoa với vật lý vi mơ…
Mối liên hệ Vật lý - kỹ thuật và đời sống, bên cạnh cái nhìn thống quan về
những thành tựu lý thuyết, ln mang theo mình yếu tố sáng tạo, đột phá, khiến nó.
“Bản thân ý tưởng kỹ thuật khơng ra đời từ khoa học hay diễn dịch, mà từ trực giác.
Khoa học là trợ thủ chứ không phải là kẻ sáng tạo nên ý tưởng…” (Rudolf Diesel,
nhà phát minh động cơ diesel).
1.2. Mối liên hệ giữa Vật lý - kỹ thuật và đời sống trong dạy học Vật lý
1.2.1 Đặc điểm của mối liên hệ giữa Vật lý - kỹ thuật và đời sống trong dạy học
Vật lý
Kỹ thuật được biết như là sự ứng dụng của các nguyên tắc toán và khoa học
khác vào thực tế để thiết kế, chế tạo và vận hành các cấu trúc, máy móc, quá trình,
hệ thống một cách kinh tế và hiệu quả. Kỹ thuật bao gồm tập hợp những phương
tiện hoạt động của con người và do con người sáng tạo ra. Trong hệ thống sản xuất
xã hội, người ta coi kỹ thuật là những công cụ và phương tiện lao động. Kỹ thuật có
mối liên hệ mật thiết với Vật lý thúc đẩy khoa học Vật lý phát triển.
Dạy học ứng dụng kỹ thuật trong dạy học vật lý nhằm trang bị cho học sinh
những nguyên lí khoa học chủ yếu của những ngành sản xuất chính, rèn luyện kĩ
năng, kĩ xảo sử dụng và điều khiển các công cụ sản xuất cần thiết. Một trong những
18
nhiệm vụ cơ bản của trường phổ thông là đào tạo con người mới, những người lao
động có tri thức và có năng lực thực hành, tự chủ năng động và sáng tạo, sẵn sàng
tham gia lao động sản xuất và các hoạt động xã hội...
Mối liên hệ giữa Vật lý – kỹ thuật đã thể hiện rất rõ trong sự phát triển kỹ
thuật, trong thực tế mối liên hệ Vật lý – kỹ thuật không thể tách rời nhau, sự phát
triển của vật lý kéo theo sự phát triển kỹ thuật, và ngược lại sự phát triển kỹ thuật
thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ hơn nữa của các ngành, đặc biệt là ngành Vật lý.
Việc sử dụng kiến thức Vật lý cho thấy rõ các ứng dụng kỹ thuật, giải thích các
nguyên tắc hoạt động kỹ thuật và đáp ứng những nhu cầu trong ngành kỹ thuật đòi
hỏi. Sự phát triển kỹ thuật đã có vai trị rất quan trọng đó là đáp ứng nhiều nhu cầu
cho đời sống con người và xã hội. Do nhu cầu phát triển kỹ thuật, đáp ứng yêu cầu
của kỹ thuật dẫn đến sự hình thành và phát triển các kiến thức vật lý, và mối liên hệ
này không thể tách rồi nhau.
Vật lý bắt nguồn từ cuộc sống, phát triển theo sự đòi hỏi của cuộc sống. Các
kiến thức Vật lý được khái quát từ hàng loạt các sự kiện, hiện tượng hay biểu đạt
bởi các tiền đề lí thuyết tổng qt bằng ngơn ngữ Tốn học... đều được vận dụng
vào quá trình lao động sản xuất, vào kỹ thuật ... phục vụ cuộc sống con người [17].
Dạy học Vật lý chính là dạy một khoa học đã, đang tồn tại và phát triển, một khoa
học sống - động gắn với môi trường xung quanh. Do vậy, dạy học Vật lý không thể
tách rời với kỹ thuật và thực tiễn cuộc sống mà phải ln tạo cơ sở với những tình
huống xuất phát và giải trình phù hợp, phải dựa trên đặc điểm nhận thức của học
sinh.
1.2.2. Bản chất của việc dạy học mối liên hệ Vật lý – kỹ thuật và đời sống
trong dạy học Vật lý ở trường THPT.
DH là một dạng hoạt động đặc trưng của loài người nhằm truyền lại cho thế
hệ sau những kinh nghiệm, kiến thức mà lồi người đã tích luỹ được, biến chúng
thành những tri thức, phẩm chất, năng lực của cá nhân người học. Hoạt động DH
bao gồm hai hoạt động liên quan với nhau, tác động qua lại với nhau: hoạt động dạy
của GV và hoạt động học của HS. Hai hoạt động này đều có chung một mục đích
cuối cùng là làm cho HS lĩnh hội được nội dung học, đồng thời phát triển nhân
cách, năng lực của mình. Quá trình DH xảy ra rất phức tạp và đa dạng, trong đó sự
phối hợp giữa hoạt động dạy của GV và hoạt động học của HS có ý nghĩa quyết
định [10].
19
Hoạt động học là một hoạt động của con người nhằm tiếp thu tri thức, kỹ
năng, kinh nghiệm mà loài người đã tích luỹ được và phát triển những phẩm chất,
năng lực của người học. Hoạt động học làm biến đổi chính bản thân của người học
trong q trình thực hiện hoạt động. Cấu trúc của hoạt động học cũng gồm nhiều
thành phần, có quan hệ và tác động lẫn nhau như động cơ, mục đích, phương tiện,…
Động cơ học tập kích thích sự tự giác, tích cực, thúc đẩy sự hình thành, duy trì, phát
triển hoạt động học, đưa đến kết quả cuối cùng là thoả mãn được lòng khát khao
mong ước của người học. Muốn thoả mãn động cơ ấy, phải thực hiện lần lượt những
hành động để đạt được những mục đích cụ thể. Cuối cùng mỗi hành động được thực
hiện bằng nhiều thao tác, sắp xếp theo một trình tự xác định. Ứng với mỗi thao tác
trong những điều kiện cụ thể là những phương tiện, cơng cụ thích hợp.
Dạy học vật lý khơng chỉ nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức kỹ
năng, mà điều quan trọng phải làm cho HS thấy được vai trò của vật lý đối với Kỹ
thuật và đời sống. Do đó việc tăng cường mối liên hệ Vật lý - kỹ thuật và đời sống
trong dạy học vật lý là thực sự cần thiết trong dạy học vật lý ở trường phổ thông
hiện nay.
Vật lý là khoa học về tính chất và các định luật chung nhất của chuyển động
vật chất, là kho vô tận các kiến thức của con người về tự nhiên. Trong khi môn Vật
lý của chương trình dạy học ở các trường phổ thơng chỉ thể hiện một phần không
lớn lắm những kiến thức này. Ngoài ra trong hoạt động giảng dạy việc vận dụng
những ứng dụng kỹ thuật và ứng dụng vật lý vào đời sống vẫn cịn hạn chế. Vì vậy
trong phương pháp dạy học Vật lý cần thiết phải thực hiện nguyên tắc lựa chọn kiến
thức, xây dựng nội dung dạy học phù hợp với các lứa tuổi khác nhau sao cho những
nội dung đó tạo thành một hệ thống các kiến thức Vật lý, cho học sinh khái niệm về
Vật lý học hiện đại, đồng thời tạo cơ sở để phát triển tư duy học sinh, hình thành ở
học sinh thế giới quan khoa học, hình thành ở họ khả năng sáng tạo, kĩ năng và thói
quen cần thiết và quan trọng cho hoạt động thực tiễn hàng ngày và học tập tiếp theo
[5].
Bằng việc lựa chọn và sử dụng các tài liệu khoa học, tài liệu lịch sử, kỹ thuật
và công nghệ, các phương tiện thiết bị dạy học hiện đại... phân tích, giảng giải cho
học sinh hiểu rõ vai trò của Vật lý và kỹ thuật trong đời sống và sản xuất, trong
công cuộc xây dựng và bảo vệ đất nước. Cho học sinh tìm hiểu những thành tựu
20
khoa học, kỹ thuật, những sáng chế phát minh, truyền thống lao động sáng tạo...
làm sáng tế công lao của các nhà khoa học, từ đó bồi dưỡng tình cảm, lịng u
thích Vật lý, giác dục lịng u q hương đất nước, con người Việt Nam cho học
sinh.
Trong dạy học Vật lý, việc liên hệ thực tiễn, giới thiệu các ứng dụng kỹ
thuật, công nghệ, sự hợp tác giúp đỡ trong xây dựng và bảo vệ đất nước, những
thành tựu khoa học, thành quả lao động sáng tạo trong công cuộc đổi mới hiện nay...
có tác dụng bồi dưỡng lịng tự hào, củng cố niềm tin cho học sinh vào tương lai của
dân tộc vào sức mạnh, trí tuệ của con người trong việc chinh phục và cải tạo thế
giới tự nhiên.
Bản chất của việc dạy học mối mối liên hệ giữa Vật lý - kỹ thuật và đời sống
trong dạy học Vật lý là tìm ra những ứng dụng cụ thể trong kỹ thuật và ứng dụng
đời sống cụ thể làm cho học sinh hiểu rõ bản chất của việc dạy học này nó có ý
nghĩa như thế nào với sự phát triển khoa học và công nghệ, đặc biệt là những ứng
dụng của ngành Vật lý trong đời sống [10]. Từ đó hình thành cho học sinh ý thức
học tập, học sinh nhận ra được ý nghĩa của việc học của bộ mơn Vật lý nói riêng và
các mơn học nói chung, góp phần vào sự phát triển giáo dục của đất nước ta. Nhằm
mục đích tạo ra nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu xã hội hiện nay với công cuộc phát
triển đất nước và hội nhập quốc tế.
1.2.3. Vận dụng những kiến thức đã học để giải thích những hiện tượng
liên quan trong thực tế và đời sống.
Vật lý bắt nguồn từ cuộc sống, phát triển theo sự đòi hỏi của cuộc sống. Các
kiến thức Vật lý được khái quát từ hàng loạt các sự kiện, hiện tượng... đều được vận
dụng vào quá trình lao động sản xuất, vào kỹ thuật và công nghệ... phục vụ cuộc
sống con người. Dạy học Vật lý chính là dạy một khoa học đã, đang tồn tại và phát
triển, một khoa học sống - động gắn với môi trường xung quanh. Do vậy, dạy học
Vật lý không thể tách rời với thực tiễn cuộc sống mà phải luôn tạo cơ sở với những
tình huống xuất phát và giải trình phù hợp, phải dựa trên đặc điểm nhận thức của
học sinh. Để dạy học Vật lý ứng dụng vào đời sống hiệu quả giáo viên cần đưa các
ví dụ cụ thể của đời sống, sản xuất sát với nội dung bài học, ví dụ đó có thể do thầy
giáo hoặc học sinh đưa ra, song phải được phân tích rõ bản chất Vật lý và ngun lí
kỹ thuật của nó. Cho học sinh tìm hiểu, giải thích các hiện tượng Vật lý - kỹ thuật,
giải các bài tốn có nội dung thực tế... khơng chỉ có tác dụng củng cố kiến thức, rèn
21
luyện kĩ năng mà cịn hình thành ý thức, thói quen vận dụng tri thức khoa học vào
sản xuất và đời sống.
Vận dụng thuyết Vật lý vào thực tiễn là giai đoạn rất quan trọng, không dừng
lại sau khi kết thúc giờ học. Việc giải thích những hiện tượng Vật lý có liên quan,
các định luật đã biết sẽ giúp học sinh hiểu sâu, nắm chắc nội dung của thuyết và
nhận thức được giá trị của nó. Cần hướng dẫn và cho học sinh tập luyện, tìm cách lí
giải có căn cứ khoa học dựa trên các nội dung chính của thuyết một cách đầy đủ,
hợp logic. Giáo viên cho học sinh tìm hiểu, giải thích các hiện tượng Vật lý - kỹ
thuật, giải các bài tốn có nội dung thực tế... khơng chỉ có tác dụng củng cố kiến
thức, rèn luyện kĩ năng mà cịn hình thành ý thức, thói quen vận dụng tri thức khoa
học vào sản xuất và đời sống.
Ví dụ 1: Ổ cắm điện trong gia đình có hai lỗ: một lỗ nối với dây nóng
(thử bằng bút thử điện thấy đèn sáng), lỗ thứ hai nối với dây nguội (thử bằng bút
thử điện thấy đèn không sáng), nghĩa là hai lỗ này về bản chất khác nhau. Thế
nhưng tại sao khi cắm điện để sử dụng các dụng cụ như bếp điện, bàn ủi, quạt…ta
lại khơng quan tâm đến điều đó, cắm xi hay ngược các dụng cụ đều hoạt động
được. hãy giải thích điều dường như vơ lí đó?
Ví dụ 2: Bàn là, ấm đun nước nóng bằng điện bị hở một chút khi sử
dụng rất dễ bị giật do chạm vào vỏ của nó. Mỗi khi như thế, ta chỉ cần đổi ngược lỗ
của phích cắm có thể an tồn. Hãy giải thích cơ sở của cách làm trên?
Ví dụ 3: Người ta thường khuyên rằng, học sinh sử dụng đèn bàn để
học tập nên dùng loại đèn sợi đốt (đèn dây tóc) mà không nên dùng loại đèn nê-on.
Lời khuyên này dựa trên cở sở vật lý nào?
1.2.4. Vận dụng kiến thức đã học để làm rõ nguyên lí kỹ thuật và thiết bị
máy móc
Để giải thích làm rõ ngun lí kỹ thuật và máy móc thiết bị, cần cung cấp
cho HS những kiến thức vững chắc để từ đó vận dụng những ngun lí khoa học, kỹ
thuật và cơng nghệ cơ bản, chung của các q trình sản xuất chính trong q trình
dạy học Vật lý, cần phân tích để làm sáng tỏ các nguyên tắc Vật lý trong hoạt động
của các thiết bị khác nhau, các nguyên lí cơ bản của điều khiển máy, phương tiện kỹ
thuật, thiết bị thông tin liên lạc, thiết bị quang học... Giới thiệu để học sinh hiểu
được cơ sở của năng lượng học, kỹ thuật điện tử học kỹ thuật tính tốn, kỹ thuật
22
nhiệt... Các ngun lí bảo tồn, ngun lí thế năng cực tiểu, nguyên lí sự nổi, sự
bay... nguyên lí chế tạo, sử dụng công cụ lao động, thiết kế chế tạo dụng cụ thí
nghiệm, các mẫu sản phẩm, vật dụng...[14].
Qua việc nghiên cứu các khả năng, hình thức và phương pháp ứng dụng các
định luật các lí thuyết Vật lý cần chỉ ra cho học sinh hiểu và nắm được ngun lí
khoa học chung của các q trình sản xuất chính như: Q trình sản xuất cơ khí, sản
xuất tự động, q trình sản xuất gia cơng vật liệu, sản xuất, truyền tải và sử dụng
điện năng...
Bằng việc thực hiện các thí nghiệm Vật lý, giải quyết các bài tốn kỹ thuật,
tổ chức tham quan, ngoại khoá... cần bồi dưỡng tri thức, kĩ năng về tổ chức lao
động khoa học và quản lí kinh tế - kỹ thuật, đồng thời cho học sinh hiểu biết thêm
các nguyên lí kỹ thuật chung, hiểu về đối tượng lao động, công cụ lao động.và sức
lao động trong quá trình sản xuất xã hội.
Các kết quả của việc ứng dụng những kiến thức khái quát của Vật lý, nhất là
những định luật Vật lý vào kỹ thuật để chế tạo những thiết bị, máy móc có tính
năng, tác dụng nhất định, đáp ứng được những yêu cầu của kỹ thuật và đời sống.
Tuy những kiến thức Vật lý là cơ sở để chế tạo các thiết bị, máy móc kỹ
thuật, nhưng khơng phải một phát minh mới về Vật lý có thể áp dụng được ngay
vào kỹ thuật một cách có hiệu quả, đủ để tạo ra một hiện tượng cần thiết trong kỹ
thuật. Áp dụng các định luật Vật lý, ta có thể tạo ra một hiện tượng nhất định,
nhưng việc làm thế nào để hiện tượng này có thể giải quyết được một nhiệm vụ cụ
thể nào đó trong kỹ thuật thì cịn phải nghiên cứu mới có thể đưa ra được một thiết
bị thích hợp. Nghiên cứu các ƯDKT của Vật lý không phải là nghiên cứu xây dựng
một kiến thức Vật lý mới mà là nghiên cứu tìm ra một cơ chế, thiết bị hay máy móc
có thể tạo ra hiện tượng mà kiến thức Vật lý đã dự đoán và vận dụng được nó để
giải quyết một nhiệm vụ nào đó trong kỹ thuật. Việc làm này nhiều khi rất khó
khăn, ngay trong lịch sử khoa học cũng phải mất hàng chục năm.
Việc ứng dụng một kiến thức Vật lý vào kỹ thuật để chế tạo một thiết bị, máy
móc khơng phải đơn thuần chỉ là vận dụng một định luật Vật lý, mà thực sự là một
hoạt động sáng tạo. Sự sáng tạo này nhiều khi đòi hỏi sự vận dụng tổng hợp nhiều
kiến thức, nhiều kinh nghiệm. Bởi vậy, đã xuất hiện những ngành kỹ thuật riêng
chuyên nghiên cứu chế tạo thiết bị máy móc này, để đạt được hiệu qủa cao [14].
23
Trong phạm vi của Vật lý học, ta chỉ chú ý những hiện tượng Vật lý chủ yếu
xảy ra khi vận hành các thiết bị, máy móc, mà khơng chú ý nhiều đến những chi
tiết, những giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả của thiết bị, máy móc.
Ví dụ: khi DH về máy phát điện xoay chiều, ta tập trung chú ý vào
cách tạo ra dòng điện xoay chiều và lấy được dịng điện trong khung ra ngồi để sử
dụng, mà khơng đi sâu vào hình dạng, vật liệu, kích thước của rơto và stato, của dây
dẫn cuốn trong đó.
Nghiên cứu các ƯDKT của Vật lý là thiết lập mối quan hệ giữa lý thuyết và
thực tiễn, giữa cái trừu tượng (các khái niệm, định luật Vật lý) và cái cụ thể (các
hiện tượng xảy ra trong máy móc, thiết bị). Nhờ đó mà làm cho việc nhận thức các
kiến thức Vật lý trừu tượng trở thành sâu sắc hơn, mền dẻo hơn.
Việc nghiên cứu các ƯDKT của Vật lý góp phần phát triển tư duy Vật lý kỹ
thuật của HS, làm cho HS thấy được vai trò quan trọng của kiến thức Vật lý đối với
đời sống và sản xuất; qua đó mà kích thích hứng thú, nhu cầu của HS khi học tập
Vật lý.
Trong quá trình dạy học có thể sử dụng các số liệu kỹ thuật, những tiến bộ
trong lĩnh vực sản xuất ở địa phương vào bài học (nếu cần).
Ví dụ: Số liệu kỹ thuật để lựa chọn máy móc, thiết bị như cơng suất
tiêu thụ điện năng, công suất của động cơ, máy bơm nước... việc cơ khí hố, điện
khí hố, tự động hố sản xuất, ứng dụng cơng nghệ mới...
Cùng với việc chiếm lĩnh các nguyên lí khoa học, kỹ thuật và công nghệ, cần
để cho học sinh lĩnh hội được vấn đề kinh tế - xã hội của kỹ thuật, các phương
hướng cơ bản của tiến bộ khoa học - kỹ thuật, bao gồm:
Các yếu tố và cấu trúc của các hệ kỹ thuật, nguyên tắc và chức năng của kỹ
thuật mới, đó là cơ sở của tiến bộ khoa học và công nghệ, của các phương pháp sản
xuất mới.
Với ứng dụng kỹ thuật như vậy thì trong chương trình Vật lý phổ thơng có
nhiều ứng dụng kỹ thuật được nghiên cứu.
Ví dụ như:
- Các máy phát điện, các động cơ điện, Rơ-le điện từ... mà nguyên tắc hoạt
động của nó dựa trên hiện tượng điện từ;
- Máy ảnh, kính hiển vi, kính thiên văn, kính lúp,... ứng dụng quy luật đường
đi của các tia sáng qua lăng kính, gương, thấu kính (sự tạo ảnh qua lăng kính,
24
gương…).
Các ví dụ cụ thể:
Ví dụ 1: Dùng dịng điện xoay chiều để sử dụng rộng rãi trong đời
sống và kỹ thuật, sử dụng trong các nhà máy xí nghiệp, hầu hết là các dụng cụ điện,
các thiết bị máy móc, xí nghiệp đều dùng điện xoay chiều.
Hình 1.1 Các dụng cụ điện
Nắm vững những kiến thức dòng điện xoay chiều giúp ta vận hành tốt các
máy móc, biết cách sử dụng các dụng cụ dùng điện một cách hợp lí, hiệu quả và an
tồn.
Ví dụ 2: Động cơ khơng đồng bộ 3 pha được sử dụng nhiều trong kỹ
thuật bởi vì vận tốc quay của động cơ khơng đồng bộ 3 pha có thể biến đổi trong
một phạm vi khá rộng, khi tải bên ngoài thay đổi, động cơ vẫn hoạt động được bình
thường. Máy biến thế có vai trò to lớn trong đời sống và kỹ thuật, người ta sử dụng
các thiết bị dùng điện đa dạng, xây dựng được hệ thống điện rộng khắp như ngày
nay.
Ví dụ 3: Trong cơng nghiệp người ta thường sử dụng dịng điện xoay
chiều 3 pha. Một ưu điểm lớn của dòng điện xoay chiều 3 pha là có thể tạo ra từ
trường quay một cách dễ dàng mà không cần đến nam châm, trên cơ sở đó, người ta
25