Bộ Giáo dục và Đào tạo
Trờng đại học s phạm Hà Nội

Đặng Văn Nghĩa

Khai Thác kiến thức vật lý
trong dạy học kỹ thuật công nghiệp
lớp 12 Trung học phổ thông

Luận án tiến sĩ giáo dục học

Hà nội - 2005


Bộ Giáo dục và Đào tạo
Trờng đại học s phạm Hà Nội

Đặng Văn Nghĩa

Khai Thác kiến thức vật lý
trong dạy học kỹ thuật công nghiệp
lớp 12 Trung học phổ thông

Chuyên ngành : Phơng pháp giảng dạy Kỹ thuật công nghiệp
Mã số

: 5.07.02
Luận án tiến sĩ giáo dục học
Ngời hớng dẫn khoa học:

1. PGS.TS. Lê Hồng Sơn

Tác giả luận án

Đặng Văn Nghĩa


Mục lục
Mở đầu..................................................................................... 1
Chơng 1 - Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc khai thác
kiến thức vật lý trong dạy học kỹ thuật công nghiệp...

8

1.1 Tổng quan về lịch sử nghiên cứu vấn đề

8

1.1.1 Tổng quan về mối liên hệ giữa Vật lý và Kỹ thuật .... ...........

8

1.1.2 Tổng quan về việc khai thác kiến thức cơ sở Vật lý trong dạy
học Kỹ thuật ...............................................................................

20

1.2 Cơ sở lý luận của việc khai thác kiến thức cơ sở
vật lý trong dạy học ktcn lớp 12 thpt.. ...............

1.2.1. Một số khái niệm...................................................................




2.1.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của môn KTCN lớp 12 THPT.................. 65

2.1.2 Nguyên tắc khai thác .................................................................... 66
2.2. Một số giải pháp và phơng pháp đảm bảo nội dung đặc
thù của bài dạy kỹ thuật khi khai thác kiến thức cơ
sở vật lý ........................................................................................................ 68

2.2.1 Xác định mục tiêu và trọng tâm của từng bài dạy kỹ thuật .... 68
2.2.2. Khai thác kiến thức vật lý một cách hợp lý trong nội dung kỹ
thuật của bài dạy .....................................................................

72

2.2.3. Tăng cờng khai thác mối liên hệ giữa lý thuyết với thực tế
trong mỗi bài dạy kỹ thuật .............................................................. 73
2.2.4. Tăng cờng tính công nghệ trong mỗi bài dạy kỹ thuật ........ 74
2.2.5. Bồi dỡng cho học sinh các phơng pháp nghiên cứu kỹ
thuật đơn giản .................................................................................. 77
2.2.6. Thờng xuyên đổi mới phơng pháp dạy học ......................

78

2.3. qui trình và các bớc khai thác kiến thức cơ sở vật lý
trong dạy học môn ktcn lớp 12 thpt ................................

79

2.3.1. Qui trình khai thác kiến thức vật lý trong dạy học môn học


3.1. mục đích, nhiệm vụ và đối tợng thực nghiệm ................. 108

3.1.1. Mục đích ................................................................................ 108
3.1.2. Nhiệm vụ ................................................................................ 108
3.1.3. Đối tợng và cơ sở thực nghiệm .......................................... 109
3.2. Nội dụng và tiến trình thực nghiệm ........................................ 109

3.2.1. Chuẩn bị thực nghiệm ........................................................... 109
3.2.2. Nội dung thực nghiệm .......................................................... 110
3.3. Xử lý và đánh giá kết quả thực nghiệm ..............................

111

3.1.1. Kết quả thực nghiệm ...........................................................

111

3.3.2. Đánh giá định tính ................................................................ 112
3.3.3. Đánh giá định lợng ............................................................ 113
3.4. Phơng pháp chuyên gia ................................................................... 123

3.4.1. Đánh giá định tính ............................................................... 124
3.4.2. Đánh giá định lợng ............................................................ 124
Kết luận và kiến nghị ......................................................................

129

Danh mục công trình của tác giả ...............................................



KTCN

Kỹ thuật công nghiệp

NXB

Nhà xuất bản

PPDH

Phơng pháp dạy học

SPKT

S phạm Kỹ thuật

THPT

Trung học phổ thông

TTKTTHHN- DN

Trung tâm kỹ thuật tổng hợp hớng nghiệp dạy nghề

VL

Vật lý

SGK

-Những nguyên tắc Vật lý và sự áp dụng vào kỹ thuật...........

19

Bảng 1.3

- So sánh chơng trình môn Vật lý 12 và môn KTCN 12THPT

59

Bảng 2.1

-So sánh nội dung kiến thức cơ sở vật lý với kiến thức kỹ
thuật lớp 12 THPT trong bài Máy biến thế .......................

Bảng 2.2

-So sánh nội dung kiến thức cơ sở vật lý với kiến thức kỹ thuật
lớp 12 THPT trong bài Động cơ không đồng bộ ba pha...

Bảng 2.3

70
83

-So sánh nội dung kiến thức cơ sở vật lý với kiến thức kỹ thuật
lớp 12 THPT trong bài Linh kiện bán dẫn và IC...............

89


112

Bảng 3.3

-Bảng tần suất, đợt 1 .............................................................

113

Bảng 3.4

-Bảng tần suất hội tụ tiến, đợt 1 ............................................

113

Bảng 3.5

-Bảng số liệu để tính phơng sai, độ lệch chuẩn, và hệ số biến
thiên của khối lớp ĐC, đợt 1 ...............................................

Bảng 3.6

-Bảng số liệu để tính phơng sai, độ lệch chuẩn, và hệ số biến

113


thiên của khối lớp TN, đợt 1 ...............................................

114



122


Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Tên hình vẽ, đồ thị

trang

Hình 1.1

- Các dạng cấu trúc khác nhau của máy biến thế ................

39

Hình 1.2

- Mỏ hàn biến thế ...............................................................

39

Hình 1.3

- Điện áp trong đoạn mạch mắc nối tiếp .............................

41

Hình 1.4


- Bộ nguồn AC/DC liên tục ................................................

75

Hình 3.1

- Đờng tần suất của hai khối lớp ĐC và TN, đợt 1.............

115

Hình 3.2

- Đờng tần suất hội tụ tiến của hai khối lớp ĐC và TN, đợt 1..

116

Hình 3.3

- Đờng tần suất của hai khối lớp ĐC và TN, đợt 2 ..................

119

Hình 3.4

- Đờng tần suất hội tụ tiến của hai khối lớp ĐC và TN, đợt 2..

120

Sơ đồ 0.1


đặc biệt quan tâm đến giáo dục và đào tạo, nhất là lĩnh vực đào tạo kỹ thuật,
đào tạo nguồn nhân lực có trình độ kỹ thuật cao. Vì vậy, yêu cầu đổi mới và
cải tiến phơng pháp dạy và học, nhất là dạy và học môn Kỹ thuật công
nghiệp ở phổ thông càng trở nên cấp thiết. Cải tiến phơng pháp dạy và học
môn Kỹ thuật công nghiệp ở phổ thông theo hớng tích cực không những
nâng cao chất lợng dạy học môn học, trang bị những kiến thức kỹ thuật cơ
bản cho học sinh phổ thông mà còn giúp học sinh yêu thích kỹ thuật, góp
phần định hớng nghề nghiệp cho học sinh trong tơng lai.
1. Chiến lợc phát triển giáo dục và đào tạo trong thời kỳ công
nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nớc của Đảng và Nhà Nớc
- Trong chiến lợc phát triển đất nớc, Đảng và Nhà Nớc ta luôn quan
tâm đến chiến lợc phát triển giáo dục. Quan điểm chỉ đạo về phát triển giáo
dục và đào tạo là chiến lợc xuyên suốt, thể hiện ở nhiều Nghị quyết của
Đảng. Trong Nghị quyết Hội nghị lần thứ IV Ban chấp hành Trung ơng Đảng
khoá VII đã viết:
Cùng với khoa học và công nghệ, giáo dục và đào tạo đã đợc Đại hội
VII xem là quốc sách hàng đầu. Đó là một động lực thúc đẩy và là điều kiện
cơ bản để thực hiện những mục tiêu kinh tế- xã hội, xây dựng và bảo vệ đất
nớc. Phải coi đầu t cho giáo dục là một trong những hớng chính của đầu t
phát triển, tạo điều kiện cho giáo dục đi trớc và phục vụ đắc lực sự phát triển
kinh tế - xã hội. Huy động toàn xã hội làm giáo dục, động viên các tầng lớp


2

nhân dân góp sức xây dựng nền giáo dục quốc dân dới sự quản lý của Nhà
Nớc [59, tr. 61].
Trong kết luận của Hội nghị lần thứ sáu Ban chấp hành Trung ơng Đảng
khoá IX cũng khẳng định: Đổi mới nội dung, chơng trình, phơng pháp
giáo dục theo hớng chuẩn hoá, hiện đại hoá, tăng cờng giáo dục t duy sáng

ngày càng cao của đất nớc. [ 32, tr. 18]
Tính liên môn giữa các môn học: Đợc cụ thể hoá trong Chiến lợc phát
triển giáo dục đến năm 2010 và trong tơng lai của Đảng và Nhà Nớc ta.
Điều đó thể hiện yêu cầu cấp thiết khi giải quyết mâu thuẫn trong dạy học, đó
là:
- Mâu thuẫn giữa khối lợng kiến thức ngày càng lớn với thời gian đào
tạo không thay đổi.
- Mâu thuẫn giữa kiến thức nhận đợc và khả năng vận dụng kiến thức
một cách tổng hợp của học sinh trong đời sống và sản xuất.
4. Thực tế dạy học môn học
Môn Kỹ thuật công nghiệp (KTCN) ở trung học phổ thông (theo cách gọi
mới là môn Công nghệ) là môn học nhằm trang bị cho học sinh hệ thống kiến
thức kỹ thuật đại cơng, những cơ sở khoa học của các giải pháp kỹ thuật
công nghệ trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp, làm tiền đề cho các bậc học
tiếp theo và vận dụng vào thực tiễn. Qua khảo sát thực tế dạy học môn KTCN
ở phổ thông bằng điều tra, trao đổi với giáo viên và học sinh ở các trờng phổ
thông, cho thấy: mặc dù mục tiêu môn học đợc xác định rõ ràng nhng nội
dung và phơng pháp dạy học của các bài dạy cha thể hiện rõ sự khác nhau


4

cơ bản với các môn khoa học cơ bản, chẳng hạn nh với môn Vật lý. Nhiều
bài dạy kỹ thuật có nội dung trùng lặp với các bài dạy vật lý, nhiều giáo viên
lúng túng trong việc khai thác các yếu tố kỹ thuật và công nghệ trong bài dạy,
cha phân định rõ những tiêu chí có tính chất đặc trng của dạy học kỹ thuật
so với dạy các môn học cơ bản khác đặc biệt là với môn Vật lý. Điều này làm
ảnh hởng nhiều đến hứng thú học tập môn kỹ thuật của học sinh, sau khi học
xong họ không phân biệt rõ thế nào là kiến thức kỹ thuật, thế nào là kiến thức
vật lý, không thấy sự gắn bó chặt chẽ của kỹ thuật với đời sống của con ngời,

3. Phạm vi nghiên cứu
Phơng pháp dạy học môn KTCN ở THPT theo chơng trình hiện hành
và những kiến thức VL phổ thông có liên quan, lấy ví dụ chơng trình KTCN
lớp 12 THPT và các kiến thức VL liên quan để minh họa.
IV. Các nhiệm vụ của đề tài
1. Làm rõ cơ sở lý luận và thực tiễn của việc khai thác kiến thức VL
trong dạy học KTCN ở phổ thông nhằm đổi mới phơng pháp dạy học môn
KTCN.
2. Đề xuất tiêu chí của bài dạy kỹ thuật, xây dựng qui trình và các bớc
khai thác kiến thức vật lý trong quá trình thiết kế và tiến trình dạy bài dạy kỹ
thuật công nghiệp.
3. Thực nghiệm đánh giá các đề xuất trên.
V. Giả thuyết khoa học
Nếu xác định đợc những đặc trng cơ bản cùng những tiêu chí của bài
dạy kỹ thuật trên cơ sở khai thác kiến thức vật lý sẽ nâng cao đợc chất lợng
các bài dạy KTCN ở trờng phổ thông.


6

VI. Phơng pháp nghiên cứu
1. Phơng pháp phân tích, tổng hợp để xác định cơ sở lý luận của đề tài.
2. Phơng pháp điều tra và tổng kết kinh nghiệm: Điều tra thực tiễn việc
dạy và học môn kỹ thuật công nghiệp ở THPT.
3. Phơng pháp quan sát: Quan sát và trao đổi kinh nghiệm
4. Phơng pháp chuyên gia
5. Phơng pháp thực nghiệm
- Thực nghiệm có thăm dò
- Thực nghiệm có đối chứng
5. Phơng pháp thống kê trong xử lý kết quả

Chơng 1
Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc khai thác
kiến thức vật lý trong dạy học KTCN

1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu vấn đề
1.1.1. Tổng quan về mối liên hệ giữa Vật lý và Kỹ thuật
1.1.1.1. Các khái niệm về Khoa học và Công nghệ
- Khoa học
Khoa học là một khái niệm có nội hàm rộng và phức tạp, tuỳ theo cách
tiếp cận, có thể phân tích nó theo nhiều khía cạnh khác nhau. Tuy nhiên, ở
mức độ chung nhất, khoa học đợc hiểu là một hình thái ý thức của xã hội loài
ngời. Khoa học gắn chặt với đời sống phát triển của xã hội, là cơ sở cho mọi
sự tiến bộ, là động lực thúc đẩy sự phát triển xã hội. Con ngời luôn luôn tìm
tòi khám phá các đối tợng xung quanh, t duy của con ngời không có giới
hạn trong nhận thức. Do vậy, khoa học không ngừng tiếp cận chân lý, luôn tìm
cách khám phá các đối tợng một cách toàn diện, sâu sắc và tạo ra hệ thống tri
thức ngày càng chính xác và đầy đủ hơn.
Khái niệm khoa học đợc hiểu nh sau:
Khoa học là hệ thống tri thức về tự nhiên, về xã hội và t duy, về những
quy luật phát triển khách quan của tự nhiên, xã hội và t duy, hệ thống tri thức
này đợc hình thành trong lịch sử và không ngừng phát triển trên cơ sở thực
tiễn xã hội. [ 67, tr. 2668- volume 2 ]
Đối tợng của khoa học là những hình thức tồn tại khác nhau của vật
chất đang vận động và cả những hình thức phản ánh chúng vào ý thức con


9

ngời. Nghĩa là đối tợng của khoa học là thế giới khách quan và cả những
phơng pháp nhận thức thế giới khách quan đó.

ngữ kỹ thuật đợc coi là các giải pháp thực hiện một loại công việc hay
công cụ sử dụng trong sản xuất.
Ngày nay cùng với sự phát triển của thế giới hiện đại, khái niệm công
nghệ đợc hiểu theo nghĩa rộng và bao quát hơn nhiều.
Theo quan niệm mà Trung tâm chuyển giao công nghệ châu á và Thái
Bình Dơng thì công nghệ sản xuất là tất cả những gì liên quan đến việc biến
đổi tài nguyên ở đầu vào thành hàng hoá đầu ra của quá trình sản xuất. Cụ thể
công nghệ gồm:
- Phần kỹ thuật: Hệ thống máy móc, thiết bị của dây chuyền sản xuất
- Phần thông tin: Các tài liệu hớng dẫn qui trình công nghệ
- Phần con ngời: Trình độ tay nghề của ngời lao động
- Phần tổ chức: Trình độ tổ chức quản lý, điều hành của ban quản lý xí
nghiệp, công ty.
Từ công nghệ ở đây dùng với nghĩa của công nghệ sản xuất chỉ bao gồm
hai phần: Phần kỹ thuật hay còn gọi là phần cứng (Hard Ware) và phần thông
tin còn đợc gọi là phần mềm (Software)
Vậy Công nghệ là hệ thống thiết bị kỹ thuật và thông tin về qui trình và
giải pháp sản xuất đợc áp dụng trong quá trình chế biến tài nguyên thành sản
phẩm hàng hóa và dịch vụ. Về bản chất, công nghệ là kết quả của quá trình áp
dụng những tri thức và phát minh khoa học vào sản xuất, là sản phẩm của lao
động trí tuệ và óc sáng tạo của con ngời. Khái niệm công nghệ còn đợc sử
dụng trong các lĩnh vực khác của cuộc sống con ngời không chỉ trong sản


11

xuất mà còn trong các hoạt động xã hội nh: công nghệ giáo dục, công nghệ
quản lý... nhng nói chung công nghệ vẫn luôn gắn chặt với nền sản xuất công
nghiệp.
Các khái niệm và định nghĩa chỉ ra ở trên cho thấy, cùng với sự phát triển

mối quan hệ tác động qua lại giữa khoa học tự nhiên và kỹ thuật- công nghệ đủ
sâu sắc đã dẫn đến bùng nổ sự phát triển của kỹ thuật và công nghệ. Sự phát triển
mạnh mẽ này đợc bắt đầu từ cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20 đến nay.
Nh vậy, trong sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, khi xã hội loài
ngời đã tiến bộ đến mức cao thì khoa học đóng vai trò mở đờng. Nếu nh
trong thời kỳ đầu của xã hội loài ngời, kỹ thuật thuần tuý chỉ có do kinh
nghiệm và vận dụng các nguyên tắc, định luật của tự nhiên một cách sơ khai
thì ngày nay có thể thấy ngay ứng dụng của các phát minh khoa học trên cơ sở
những thành tựu về công nghệ.
Điều này có thể minh chứng rằng bằng sự ra đời của thuyết tơng đối của
nhà bác học Đức Einstein (1879-1955) ở đầu thế kỷ 20 với hệ thức nổi tiếng:
E = m.c2
Khi đó mặc dù ngời ta đã tiên đoán rằng: sự khám phá ra các phản ứng
hạt nhân đã mở ra một thòi kỳ mới cho ngành công nghiệp năng lợng. Tuy
nhiên việc sử dụng năng lợng mới (năng lợng nguyên tử) trong công nghiệp
năng lợng phụ thuộc vào sự phát triển của công nghệ, nếu không tất cả chỉ là
ý tởng. Việc sử dụng năng lợng nguyên tử phụ thuộc nhiều vào công nghệ,
kỹ thuật và con ngời.
Tia Laser đợc phát minh từ những năm 50 của thế kỷ XX. Ngày nay các
ứng dụng của Laser đã trở nên phổ biến kể cả trong lĩnh vực dân dụng. Tuy
nhiên cũng cần lu ý rằng một số ý tởng sử dụng Laser nh tạo các chùm tia
công suất lớn đến nay vẫn cha thực hiện đợc do kỹ thuật và công nghệ hiện
nay cha có khả năng thực hiện.


13

Ngợc lại sự phát triển của công nghệ và kỹ thuật lại thúc đẩy khoa học
phát triển, chẳng hạn nhờ sự phát triển của kỹ thuật và công nghệ hiện đại mà
ngành thiên văn có khả năng vơn xa hơn, có thêm điều kiện kiểm chứng

chúng.

mối liên hệ giữa chúng với tổng thể),
kéo theo sự tích hợp của nhiều nhu
cầu, lý thuyết, dữ liệu và ý tởng
cạnh tranh nhau


14

Tạo ra những tuyên bố/kết luận Hoạt động luôn luôn tính đến giá trị.
khách quan
Sự tìm kiếm và lý thuyết hóa về Sự tìm kiếm và lý thuyết hóa về
nguyên nhân (ví dụ nh lý thuyết về những quá trình mới (ví dụ, lý thuyết
lực hút, lý thuyết điện từ)

về điều khiển, thông tin, mạch)

Theo đuổi sự chính xác trong việc Theo đuổi mô hình hóa một cách
mô hình hóa

chính xác đủ để đạt đợc thành công

Đa đến những kết luận chính xác Đa ra những quyết định tốt dựa trên
dựa trên những lý thuyết tốt và dữ dữ liệu không đầy đủ và những mô
liệu chính xác

hình xấp xỉ

Kĩ năng thực nghiệm và logic