Tổ chức dạy học dự án trong dạy học vật lí đại cương nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuật của sinh viên ngành kỹ thuật (TT)

MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tài Trong trường đại học, việc học tập của sinh viên 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, tích cực tham gia các hoạt động tập thể để có thể tham gia vào các hoạt động sản xuất và xã hội sau này. Việc dạy của GV không chỉ là cung cấp kiến thức, mà phải tạo cho sinh viên có cơ hội tham gia khám phá thế giới thực, phân tích và giải quyết vấn đề. Kết quả cần rèn luyện cho sinh viên là tính năng động cá nhân, tư duy sáng tạo, năng lực thực hành giỏi, khả năng hợp tác, khả năng giải quyết các vấn đề mà thực tiễn đặt ra.Dựa trên phân tích đặc điểm nội dung kiến thức chúng tôi nhận thấy những ứng dụng của Vật lí trong kỹ thuật chưa được quan tâm đúng mức mặc dù có nhiều cơ hội để thực hiện điều đó. Đối chiếu với mục tiêu chương trình đào tạo, để rèn luyện năng lực giải quyết các bài toán gắn với thực tiễn chuyên ngành đào tạo thì cần đưa SV vào các tình huống để giải quyết các vấn đề thực tiễn trên cơ sở vận dụng các kiến thức đã học.Như vậy, để tạo sự khớp nối giữa kiến thức Vật lí đại cương với kiến thức chuyên ngành thì cần tổ chức dạy Vật lí đại cương theo hướng gắn với chuyên ngành, trong đó việc tổ chức dạy học dự án có nhiều ưu thế để thực hiện điều này.Đó là lí do chúng tôi chọn đề tài: “Tổ chức dạy học dự án trong dạy học Vật lí đại cương nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuật của sinh viên ngành kỹ thuật”.2. Mục đích nghiên cứu Tổ chức dạy học dự án một số nội dung kiến thức phần “Cơ học chất điểm, Điện trường và vật dẫn, Từ trường và cảm ứng điện từ” chương trình Vật lí đại cương nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuật cho SV ngành kỹ thuật khi giải quyết các vấn đề thực tiễn gắn với chuyên ngành.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Hoạt động dạy của giảng viên và hoạt động học tập, nghiên cứu của sinh viên trường Đại học GTVT theo tiến trình dạy học dự án khi dạy học một số nội dung kiến thức phần “Cơ học chất điểm, Điện trường và vật dẫn, Từ trường và cảm ứng điện từ” chương trình Vật lí đại cương. 4. Giả thuyết khoa học Nếu vận dụng cơ sở lý luận của DHDA cùng với việc phân tích đặc điểm nội dung kiến thức cần dạy thì có thể tổ chức DHDA trong dạy học một số kiến thức Vật lí đại cương phần “Cơ học chất điểm, Điện trường và vật dẫn, Từ trường và cảm ứng điện từ”chương trình Vật lí đại cương nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuật cho SV ngành kỹ thuật.5. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý luận của dạy học dự án và điều tra thực tiễn dạy học Vật lí đại cương tại trường ĐH GTVT (khảo sát, điều tra, phân tích khó khăn, thuận lợi,..). Từ đó đề xuất tiến trình DHDA cho SV ngành kỹ thuật. Phân tích đặc điểm nội dung kiến thức phần “Cơ học chất điểm, Điện trường và vật dẫn, Từ trường và cảm ứng điện từ”giáo trình Vật lí đại cương cho SV ngành kỹ thuật. Đề xuất nội dung các dự án và thiết kế tiến trình dạy học dự án theo hướng gắn với chuyên ngành một số kiến thức phần “Cơ học chất điểm, Điện trường và vật dẫn, Từ trường và cảm ứng điện từ” chương trình Vật lí đại cương nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuật cho SV trong quá trình học tập. Tiến hành thực nghiệm sư phạm các tiến trình đã thiết kế để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của nó đối với việc phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuật cho SV ngành kỹ thuật.6. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học, lý luận dạy học đại học, lý luận dạy học hiện đại, lý luận dạy học Vật lí, các văn kiện đại hội Đảng về đổi mới giáo dục, các bài báo, tạp chí có liên quan... Nghiên cứu giáo trình Vật lí đại cương, trọng tâm là các kiến thức phần “Cơ học chất điểm, Điện trường và vật dẫn, Từ trường và cảm ứng điện từ” và tài liệu khoa học liên quan. Nghiên cứu việc ứng dụng các kiến thức Vật lí đại cương vào trong thực tiễn ngành kỹ thuật tại trường ĐHGTVT Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến việc tích hợp công nghệ, sử dụng các phần mềm tin học hỗ trợ, nhằm phát huy tối đa hiệu quả của dạy học. Điều tra bằng phiếu và phỏng vấn về thực trạng dạy học kiến thức phần “Cơ học chất điểm, trường tĩnh điện, từ trường và cảm ứng điện từ” thuộc chương trình Vật lí đại cương của giảng viên và sinh viên trường Đại học GTVT. Tiến hành thực nghiệm sư phạm trên đối tượng là sinh viên trường Đại học GTVTcơ sở 2.7. Những điểm mới của luận án Đề xuất được tiến trình DHDA cho SV đại học ngành kỹ thuật và chứng tỏ tính khả thi của nó trong quá trình TNSP tại trường ĐH GTVT cơ sở 2 Phân tích đặc điểm nội dung kiến thức phần “Cơ học chất điểm, Điện trường và vật dẫn, Từ trường và cảm ứng điện từ” thuộc chương trình Vật lí đại cương cho SV ngành kỹ thuật để chỉ ra những ứng dụng kỹ thuật của Vật lí có thể vận dụng giải quyết các bài toán thực tiễn chuyên ngành. Thiết kế được dự án gắn với chuyên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp, dự án gắn với chuyên ngành xây dựng công trình giao thông, dự án giáo dục bảo vệ môi trường trong GTVT theo tiến trình DHDA cho SV ngành kỹ thuật đã đề xuất.

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong trường đại học, việc học tập của sinh viên không thể là thụ động tiếp thu bài giảngcủa GV, mà phải là sự tham gia tích cực vào các hoạt động học tập, độc lập sáng tạo, tíchcực tham gia các hoạt động tập thể để có thể tham gia vào các hoạt động sản xuất và xã hộisau này Việc dạy của GV không chỉ là cung cấp kiến thức, mà phải tạo cho sinh viên có cơhội tham gia khám phá thế giới thực, phân tích và giải quyết vấn đề Kết quả cần rèn luyệncho sinh viên là tính năng động cá nhân, tư duy sáng tạo, năng lực thực hành giỏi, khả nănghợp tác, khả năng giải quyết các vấn đề mà thực tiễn đặt ra

Dựa trên phân tích đặc điểm nội dung kiến thức chúng tôi nhận thấy những ứng dụngcủa Vật lí trong kỹ thuật chưa được quan tâm đúng mức mặc dù có nhiều cơ hội để thựchiện điều đó Đối chiếu với mục tiêu chương trình đào tạo, để rèn luyện năng lực giải quyếtcác bài toán gắn với thực tiễn chuyên ngành đào tạo thì cần đưa SV vào các tình huống đểgiải quyết các vấn đề thực tiễn trên cơ sở vận dụng các kiến thức đã học

Như vậy, để tạo sự khớp nối giữa kiến thức Vật lí đại cương với kiến thức chuyên ngànhthì cần tổ chức dạy Vật lí đại cương theo hướng gắn với chuyên ngành, trong đó việc tổchức dạy học dự án có nhiều ưu thế để thực hiện điều này

Đó là lí do chúng tôi chọn đề tài: “Tổ chức dạy học dự án trong dạy học Vật lí đại cương nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuật của sinh viên ngành kỹ thuật”.

2 Mục đích nghiên cứu

Tổ chức dạy học dự án một số nội dung kiến thức phần “Cơ học chất điểm, Điệntrường và vật dẫn, Từ trường và cảm ứng điện từ”- chương trình Vật lí đại cương nhằm pháthuy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuật cho SV ngành kỹ thuật khi giảiquyết các vấn đề thực tiễn gắn với chuyên ngành

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Hoạt động dạy của giảng viên và hoạt động học tập, nghiên cứu của sinh viên trườngĐại học GTVT theo tiến trình dạy học dự án khi dạy học một số nội dung kiến thức phần

“Cơ học chất điểm, Điện trường và vật dẫn, Từ trường và cảm ứng điện từ”- chương trìnhVật lí đại cương

4 Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng cơ sở lý luận của DHDA cùng với việc phân tích đặc điểm nội dungkiến thức cần dạy thì có thể tổ chức DHDA trong dạy học một số kiến thức Vật lí đại cươngphần “Cơ học chất điểm, Điện trường và vật dẫn, Từ trường và cảm ứng điện từ”-chươngtrình Vật lí đại cương nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuậtcho SV ngành kỹ thuật

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của dạy học dự án và điều tra thực tiễn dạy học Vật lí đạicương tại trường ĐH GTVT (khảo sát, điều tra, phân tích khó khăn, thuận lợi, ) Từ đó đềxuất tiến trình DHDA cho SV ngành kỹ thuật

- Phân tích đặc điểm nội dung kiến thức phần “Cơ học chất điểm, Điện trường và vậtdẫn, Từ trường và cảm ứng điện từ”-giáo trình Vật lí đại cương cho SV ngành kỹ thuật.

- Đề xuất nội dung các dự án và thiết kế tiến trình dạy học dự án theo hướng gắn vớichuyên ngành một số kiến thức phần “Cơ học chất điểm, Điện trường và vật dẫn, Từ trường

và cảm ứng điện từ” - chương trình Vật lí đại cương nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo

và phát triển tư duy kỹ thuật cho SV trong quá trình học tập

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm các tiến trình đã thiết kế để đánh giá tính khả thi

và hiệu quả của nó đối với việc phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuậtcho SV ngành kỹ thuật

6 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học, lý luận dạy học đại học, lý luận dạy học hiện đại, lýluận dạy học Vật lí, các văn kiện đại hội Đảng về đổi mới giáo dục, các bài báo, tạp chí cóliên quan

- Nghiên cứu giáo trình Vật lí đại cương, trọng tâm là các kiến thức phần “Cơ học chấtđiểm, Điện trường và vật dẫn, Từ trường và cảm ứng điện từ” và tài liệu khoa học liên quan

- Nghiên cứu việc ứng dụng các kiến thức Vật lí đại cương vào trong thực tiễn ngành kỹthuật tại trường ĐHGTVT

- Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến việc tích hợp công nghệ, sử dụng các phần mềm tinhọc hỗ trợ, nhằm phát huy tối đa hiệu quả của dạy học

- Điều tra bằng phiếu và phỏng vấn về thực trạng dạy học kiến thức phần “Cơ học chấtđiểm, trường tĩnh điện, từ trường và cảm ứng điện từ” thuộc chương trình Vật lí đại cương

của giảng viên và sinh viên trường Đại học GTVT

-Tiến hành thực nghiệm sư phạm trên đối tượng là sinh viên trường Đại học GTVT-cơ sở 2

7 Những điểm mới của luận án

- Đề xuất được tiến trình DHDA cho SV đại học ngành kỹ thuật và chứng tỏ tính khả thi của

nó trong quá trình TNSP tại trường ĐH GTVT- cơ sở 2

- Phân tích đặc điểm nội dung kiến thức phần “Cơ học chất điểm, Điện trường và vật dẫn,

Từ trường và cảm ứng điện từ” thuộc chương trình Vật lí đại cương cho SV ngành kỹ thuật

để chỉ ra những ứng dụng kỹ thuật của Vật lí có thể vận dụng giải quyết các bài toán thựctiễn chuyên ngành

- Thiết kế được dự án gắn với chuyên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp, dự án gắnvới chuyên ngành xây dựng công trình giao thông, dự án giáo dục bảo vệ môi trường trongGTVT theo tiến trình DHDA cho SV ngành kỹ thuật đã đề xuất

Chương 1: TỔNG QUAN LỊCH SỬ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Trong chương này chúng tôi trình bày lịch sử hình thành DHDA cũng như một sốhướng nghiên cứu DHDA trên thế giới và ở Việt Nam Thông qua nghiên cứu các bài báokhoa học, các luận án tiến sĩ, luận văn thạc sĩ liên quan đến DHDA cho thấy các nghiên cứu

về DHDA rất phong phú và đa dạng, rải đều từ cấp tiểu học đến bậc đại học Tuy nhiên vẫnchưa có công trình nào nghiên cứu, xây dựng tiến trình DHDA phù hợp với đặc thù của sinhviên đại học ngành kỹ thuật, đặc biệt là trong dạy học Vật lí đại cương theo hướng gắn vớichuyên ngành, nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuật cho SV

Từ lâu, DHDA đã được các nhà sư phạm danh tiếng của các nước có nền giáo dụctiên tiến trên thế giới quan tâm nghiên cứu, phát triển lí luận cũng như hiệu quả của DHDAtrong thực tiễn và bước đầu đã thu được những kết quả khả quan

Ở Việt Nam trong những năm qua, DHDA được các cơ sở đào tạo và các nhà sưphạm quan tâm nghiên cứu, vận dụng và cũng đã thu được những kết quả nhất định Songvẫn còn nhiều VĐ bỏ ngõ, cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện như:

- Thực trạng vận dụng DHDA trong thực tiễn dạy học Vật lí đại cương ở trường đạihọc, cao đẳng hiện nay

- Vấn đề phát huy tính sáng tạo và rèn tư duy kỹ thuật cho SV trong DHDA môn Vật

lí đại cương ở trường đại học ngành kỹ thuật

- Các tiến trình DHDA do các tác giả trong nước đề xuất chỉ là tiến trình chung đểdạy tất cả các môn, bên cạnh đó có một số tác giả nghiên cứu xây dựng tiến trình DHDA đểdạy môn Vật lí Tuy nhiên, các nghiên cứu này tập trung chủ yếu cho đối tượng học sinhTHCS và THPT, cần xây dựng tiến trình DHDA riêng, phù hợp với đặc thù của SV ngành

kỹ thuật trong dạy học môn Vật lí đại cương để GV dễ dàng vận dụng vào thực tiễn DHVL

ở các trường đại học ngành kỹ thuật trong điều kiện DH ở Việt Nam

- Chưa có công trình nào nghiên cứu việc tổ chức DHDA một số kiến thức Vật lí đạicương cho SV đại học ngành kỹ thuật để phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tưduy kỹ thuật cho sinh viên

Như vậy, lí luận và thực tiễn cho thấy việc thực hiện đề tài: “Tổ chức dạy học dự án

trong dạy học Vật lí đại cương nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuật của sinh viên ngành kỹ thuật” là hết sức cấp thiết, đồng thời đáp ứng được đòi hỏi

thực tiễn của việc đổi mới PPDH ở trường đại học

Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC

DỰ ÁN TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG

CHO SINH VIÊN KỸ THUẬT

Trong chương này chúng tôi đề cập đến các vấn đề mang tính lí luận như: đặc điểmtâm lí lứa tuổi thanh niên – sinh viên, đặc điểm hoạt động nhận thức Vật lí của SV đại họcngành kỹ thuật, bản chất hoạt động dạy học đại học ngành kỹ thuật, tính tích cực và sáng tạotrong hoạt động nhận thức của SV, đặc trưng cơ bản của tư duy kỹ thuật, biện pháp rèn tưduy kỹ thuật cho SV đại học ngành kỹ thuật, đề xuất tiến trình DHDA trong dạy học Vật líđại cương cho SV ngành kỹ thuật theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển

tư duy kỹ thuật cho SV Ngoài ra chúng tôi còn đề cập đến thực trạng dạy học Vật lí đạicương cho SV ngành kỹ thuật tại trường đại học GTVT

2.1 Đặc điểm tâm lý của lứa tuổi thanh niên – sinh viên

Lứa tuổi thanh niên- sinh viên có những nét tâm lý điển hình, đây là thế mạnh của họ

so với các lứa tuổi khác như: tự ý thức cao, có tình cảm nghề nghiệp, có năng lực và tìnhcảm trí tuệ phát triển (khao khát đi tìm cái mới, thích tìm tòi, khám phá), có nhu cầu, khátvọng thành đạt, nhiều mơ ước và thích trải nghiệm, dám đối mặt với thử thách

2.2 Đặc điểm nhận thức của SV ngành kỹ thuật

Hoạt động nhận thức độc đáo có tính chất nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật, được tiến hành dưới vai trò tổ chức và điều khiển của GV nhằm thực hiện tốt các nhiệm vụ dạy học ở đại học ngành kỹ thuật.

2.3 Bản chất hoạt động dạy học ở đại học ngành kỹ thuật

- Hoạt động học của sinh viên ngành kỹ thuật là hoạt động nhận thức mang tính chất nghiêncứu khoa học

- Hoạt động học của sinh viên ngành kỹ thuật là quá trình vận dụng kiến thức lý thuyết vàothực tiễn liên quan đến nghề nghiệp

GV dạy các môn đại cương ở trường đại học ngành kỹ thuật phải đóng vai trò định hướngsinh viên vào tiến trình tìm tòi, giải quyết vấn đề liên quan đến thực tiễn nghề nghiệp trên cơ

sở các kiến thức khoa học cơ bản Qua đó rèn luyện cho sinh viên tư duy kỹ thuật và hìnhthành năng lực kỹ thuật, tạo sự say mê hứng thú cho sinh viên trong quá trình học tập

2.4 Dạy học dự án đối với sinh viên ngành kỹ thuật

2.4.1 Đặc trưng của dạy học dự án

DHDA có các đặc trưng như: Dự án gắn với thực tiễn; tính tự lực cao của người học;kết hợp lý thuyết và thực hành; định hướng sản phẩm; tính liên môn; làm việc nhóm; đánhgiá đa dạng, thường xuyên; công nghệ hiện đại hỗ trợ và thúc đẩy việc học

2.4.2 Tầm quan trọng của dạy học dự án đối với sinh viên ngành kỹ thuật

Dạy học dự án có nhiều ý nghĩa thiết thực đối với sinh viên ngành kỹ thuật như:

- Thiết lập mối liên hệ giữa nội dung học tập với cuộc sống ngoài học đường, hướng tới cácvấn đề của thực tiễn nghề nghiệp

- Phát triển những kỹ năng phát hiện và giải quyết vấn đề thực tiễn

- Tạo cơ hội cho sinh viên tự tìm hiểu chính mình, tự khẳng định mình

- Phát triển những kỹ năng sống

- Phát triển kỹ năng tư duy bậc cao: phân tích, so sánh, tổng hợp, đánh giá

- Tạo điều kiện cho nhiều phong cách, tiềm năng học tập khác nhau, tạo môi trường cho sự

hỗ trợ, thúc đẩy lẫn nhau của người học vì sự phát triển toàn diện, nhiệm vụ học tập tới tất

cả mọi sinh viên

2.4.3 Tiến trình dạy học dự án đối với sinh viên ngành kỹ thuật

Tiến trình DHDA đối với sinh viên ngành kỹ thuật phù hợp với tiến trình chung của dạy

học dự án: quyết định chủ đề DA, lập kế hoạch, thực hiện, kết thúc dự án Tuy nhiên, nó

cũng có những đặc thù riêng do đối tượng thực hiện là SV–những người bước đầu có khảnăng thực hiện một nghiên cứu khoa học; do nội dung của dự án gắn với các vấn đề thực

tiễn ngành nghề kỹ thuật Tiến trình DHDA cho SV ngành kỹ thuật đề xuất gồm các giai đoạn: chuẩn bị dự án; Thực hiện dự án; kết thúc dự án

Hình 2.1 Sơ đồ tiến trình DHDA đối với sinh viên ngành kỹ thuật

2.5 Tính tích cực trong hoạt động nhận thức của sinh viên ngành kỹ thuật

Trong luận án, tính tích cực được hiểu: Là một trạng thái tâm lý sẵn sàng của người

học, thể hiện sự mong muốn giải quyết các vấn đề gắn với thực tiễn nghề nghiệp trên cơ sở tạo hứng thú- động cơ và nỗ lực nhận thức của cá nhân.

2.6 Tính sáng tạo trong hoạt động nhận thức của sinh viên ngành kỹ thuật

Trong luận án, sáng tạo được hiểu như sau: Sáng tạo là một quá trình hoạt động của con người trong việc phát hiện ra vấn đề và tìm ra cách thức để giải quyết được vấn đề đó

Nhu cầu nhận thức của SV ngành

Không

khả thi

Duyệt dự án và ký hợp đồng Triển khai dự án

Hoạch định Lập tiến độ Tổ chức thực

hiện

Giám sát, kiểm soát

Kết thúc dự án

Báo cáo sản phẩm

DA

Đánh giá sản phẩm DA

Kết luận DA Mở rộng và xem

lại DA

Nghiên cứu tổng quan dự án

Thời gian Nguồn lực Tài chính

đạt hiệu quả Kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính mới, có ý nghĩa

xã hội, có giá trị” Chúng tôi sơ đồ hóa tính sáng tạo như sau:

Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc tính sáng tạo trong hoạt động nhận thức của sinh viên

2.7 Tư duy kỹ thuật và đặc trưng cơ bản của tư duy kỹ thuật

Tư duy kỹ thuật là sự phản ánh khái quát các nguyên lý kỹ thuật, các quá trình kỹ thuật, hệthống kỹ thuật nhằm giải quyết một nhiệm vụ trong thực tiễn liên quan đến ngành nghề kỹthuật Đó là loại tư duy xuất hiện trong lĩnh vực lao động kỹ thuật nhằm giải quyết bài toán

có tính chất kỹ thuật (nhiệm vụ hay tình huống có vấn đề trong kỹ thuật)

Tư duy kỹ thuật có 2 đặc trưng nổi bật sau :

- Tư duy kỹ thuật có tính chất lý thuyết - thực hành

- Tư duy kỹ thuật có mối liên hệ rất chặt chẽ giữa các thành phần khái niệm và hình tượng(hình ảnh) trong hoạt động

2.8 Điều tra thực trạng dạy học Vật lí đại cương tại trường Đại học GTVT

Chúng tôi đã tiến hành điều tra bằng phiếu hỏi, phỏng vấn đối với GV trực tiếp dạyVật lí đại cương, GV dạy môn cơ sở chuyên ngành, GV dạy chuyên ngành tại trường đạihọc GTVT (cơ sở phía Bắc và phía Nam); SV đã học xong Vật lí đại cương và SV chuẩn bịhọc Vật lí đại cương tại cơ sở phía nam của trường ĐHGTVT nhằm thu thập các thông tin

về thực trạng vận dụng DH tích cực nói chung, DHDA nói riêng và DH một số kiến thứcVật lí đại cương

Trên cơ sở phân tích kết quả điều tra, chúng tôi đưa ra nhận định về các nguyên nhântương ứng của thực trạng, từ đó đề xuất một số giải pháp nhằm khắc phục những hạn chếtrên trong DH VLĐC ở trường ĐHGTVT như sau:

- Đưa SV vào tiến trình tìm tòi, giải quyết các vấn đề thực tiễn liên quan đến nghề nghiệp,nhằm làm cho việc học Vật lí của SV trở nên có ý nghĩa hơn, khơi dậy sự hứng thú học tập

ở mỗi SV

- Làm rõ thêm cơ sở lí luận và thực tiễn của DHDA trong việc phát huy tính tích cực, sángtạo và phát triển tư duy kỹ thuật cho SV

- Đề xuất tiến trình DHDA trong DH Vật lí đại cương cho SV ngành kỹ thuật

- Thiết kế PP kiểm tra ĐG trong DHDA

- Yêu cầu SV xây dựng và lắp ráp các mô hình vật chất kỹ thuật, thông qua đó SV sẽ hiểusâu và nắm vững các kiến thức Vật lí hơn

- Cấu trúc lại nội dung chương trình Vật lí đại cương, không nên chia nhỏ thành các chương

mà nên hệ thống thành các chủ để lớn nhằm trang bị kiến thức giúp SV vận dụng vào giảiquyết một bài toán thực tiễn nào đó, thể hiện sự gắn kết chặt chẽ giữa kiến thức Vật lí đạicương và kiến thức chuyên ngành

PHÁT HIỆN VẤN ĐỀ,

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

VÀ GIẢI QUYẾT HIỆU QUẢ

Các kết quả nghiên cứu ở chương 2 cho thấy:

- Đặc điểm tâm lí tuổi thanh niên – sinh viên phù hợp với phong cách học tập trong DHDA,phát huy được thế mạnh của DHDA như: gắn với thực tiễn, tính tự lực cao của người học,kết hợp lý thuyết và thực hành, tính liên môn, đánh giá đa dạng và thường xuyên, kết hợpcông nghệ hiện đại hỗ trợ việc học,

- Quá trình tổ chức DHDA theo tiến trình đã đề xuất có thể giúp SV phát huy tính tích cực,sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuật

Thực tiễn DH cho thấy tổ chức DHDA trong dạy học Vật lí đại cương ở trường đại học làkhả thi và thiết thực, đáp ứng được nhu cầu của SV là được vận dụng kiến thức vào thựctiễn ngành nghề, gắn kết kiến thức Vật lí đại cương với kiến thức chuyên ngành

Chương 3: TỔ CHỨC DẠY HỌC DỰ ÁN NỘI DUNG KIẾN THỨC VẬT LÍ ĐẠI

CƯƠNG CHO SINH VIÊN NGÀNH KỸ THUẬT 3.1 Phân tích đặc điểm nội dung kiến thức Vật lí đại cương cho SV ngành kỹ thuật

Chương trình ở bậc đại học được biên soạn ở mức độ cao hơn về mặt định lượng sovới chương trình phổ thông, với kiến thức toán học được trang bị đầy đủ nên mọi kiến thứcVật lí đều giúp SV đi sâu vào tìm hiểu bản chất vật lí cũng như các ứng dụng của nó

3.1.1 Động học và động lực học chất điểm

- Trong kỹ thuật xây dựng công trình giao thông thì vận tốc, gia tốc, quãng đường là các đạilượng đặc trưng cơ bản của lý thuyết dòng giao thông, giúp nghiên cứu điều kiện xe chạy antoàn, ổn định và khả năng thông hành, xác định các đại lượng đặc trưng cho dòng xe lưuthông trên đường như: vận tốc trung bình tự do, vận tốc dòng xe hỗn hợp, quãng đườnggiảm tốc, mật độ trung bình dòng xe, mật độ ùn tắc giao thông, khổ động học, tầm nhìnđường nhánh cho một làn xe, khả năng thông hành, hiệu số chiều dài hãm xe, tốc độ tối ưucho khả năng thông xe lớn nhất, chiều dài đường cong chuyển tiếp

- Trong thiết kế đường ô tô, kiến thức động lực học chất điểm vận dụng nhiều trong khảosát, thiết kế đường ô tô như: lực cản lăn, lực cản không khí, lực cản quán tính, lực kéo, lựccản lên dốc, lực bám của bánh xe với mặt đường, hệ số bám, độ đốc dọc, độ dốc ngang, bánkính đường cong nằm, thiết kế siêu cao, hệ số lực ngang, lực quán tính ly tâm, điều kiện xechạy ổn định chống lật và chống trượt,

3.1.2 Điện trường và vật dẫn

Trong thực tế, kiến thức về điện trường, điện thế liên quan rất nhiều ứng dụng trong

kỹ thuật như: lọc bụi tĩnh điện, cột thu lôi, sơn tĩnh điện, lò vi sóng, lồng Faraday, Việcthực hiện chống sét cho các công trình xây dựng đòi hỏi rất nhiều đến kiến thức về cường

độ điện trường, điện thế, hiệu điện thế, hiệu ứng mũi nhọn của vật dẫn cân bằng tĩnh điện,quá trình ion hóa không khí, cường độ dòng điện, Đó là những ứng dụng quan trọng trongchuyên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp Bên cạnh đó, quá trình ion hóa các hạtbụi trong máy lọc bụi tĩnh điện nhằm làm sạch không khí là một ứng dụng điển hình củađiện trường, có thể được ứng dụng để lọc bụi tại các chốt giao thông có nhiều bụi, góp phầnhạn chế ô nhiễm môi trường do các phương tiện GTVT gây ra

3.1.3 Từ trường và cảm ứng điện từ

Kiến thức của phần Từ trường và Cảm ứng điện từ có rất nhiều ứng dụng trong thực

tế, đặc biệt có liên quan đến công việc và nghề nghiệp của sinh viên sau này Chẳng hạn, đối

với sinh viên ngành Cơ khí ôtô, Máy xây dựng, Cơ giới hoá xây dựng giao thông thì phầnkiến thức này ứng dụng rất nhiều trong các bộ phận của máy phát điện, động cơ điện, rơ leđiều khiển, rơ le đèn báo rẽ, hãm từ, loa điện động…; hay đối với SV ngành Điện-Điện tử,

Kỹ thuật viễn thông thì các kiến thức này ứng dụng trong các bộ cảm biến (biến tử), điện kế,đồng hồ kiểu điện từ…; sinh viên các ngành Công trình giao thông cũng cần có những hiểubiết nhất định về các ứng dụng như: máy biến thế, máy dò kim loại, máy phát điện, phanhtừ, Bên cạnh đó, SV cũng cần biết các ứng dụng quan trọng khác có liên quan đến cuộcsống hằng ngày như: đầu đọc đĩa từ, bếp từ, la bàn, súng dùng ray, máy dò kim loại, ghi tađiện, ống phóng điện tử…và các ứng dụng trong công nghệ như kính hiển vi điện tử, chụpảnh cắt lớp cộng hưởng từ hạt nhân, máy gia tốc, xe điện nâng bằng từ…

3.2 Dạy học dự án Vật lí đại cương theo hướng gắn với chuyên ngành

Từ những phân tích về sự gắn kết giữa kiến thức Vật lí đại cương với kiến thứcchuyên ngành kỹ thuật tại trường ĐH GTVT, chúng tôi thấy có thể thiết kế một số dự ánhọc tập trong dạy học Vật lí đại cương theo hướng gắn với chuyên ngành cho sinh viên

Yêu cầu chung của dạy học dự án theo hướng gắn với chuyên ngành kỹ thuật là:

- Tìm thấy trong thực tiễn các vấn đề liên quan đến chuyên ngành cần giải quyết

- Các dự án đòi hỏi vận dụng tổng hợp kiến thức của SV mà không chỉ là những kiếnthức của một phần nào đó của môn học (ví dụ: dự án về ngôi nhà an toàn và thông minh có

cả kiến thức về cơ học, về điện, về từ, ) và có thể vận dụng kiến thức liên môn (ví dụ: dự án

về ô nhiễm môi trường do phương tiện GTVT gây ra có cả kiến thức về Vật lý, hóa học,sinh học, )

Sau đây là các dự án gắn với chuyên ngành mà chúng tôi đã thiết kế trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Các dự án gắn với chuyên ngành kỹ thuật

3 DA báo trộm cho ngôi nhà

4 DA báo cháy cho công trình xây dựng

5 DA thiết kế nhà chống lũXây

dựng công trìnhgiao thông

6 DA hạn chế TNGT tại nút giao thông khácmức Trạm II và nút giao thông khác mức Cát Láitại TPHCM

Giáo dục bảo vệ môi

trường trong GTVT

7 DA hạn chế ô nhiễm bụi trong GTVT

8 DA hạn chế ô nhiễm không khí trong GTVT

9 DA hạn chế ô nhiễm tiếng ồn trong GTVT

10 DA hạn chế ô nhiễm nước trong GTVT

11 DA sản xuất điện nhờ sự rung lắc xe buýt12.DA sản xuất điện nhờ hệ thống thông giótrong đường hầm

Các dự án cụ thể dạy cho SV theo hướng gắn với chuyên ngành được thiết kế và tổchức theo quy trình dạy học dự án cho sinh viên ngành kỹ thuật (Hình 2.1)

3.3 Thiết kế dự án gắn với chuyên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp

3.3.1 Chuẩn bị dự án

Nhằm giúp SV định hướng trong việc vận dụng các kiến thức về Điện trường, Từtrường và cảm ứng điện từ nói riêng và Vật lý đại cương nói chung để giải quyết bài toánđảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng nhà cửa, GV đưa ra bộ câu hỏi định hướng để

SV thảo luận

Câu hỏi khái quát: Trong xây dựng dân dụng cần quan tâm đến vấn đề an toàn

cho các công trình, vậy làm thế nào để xây dựng ngôi nhà an toàn cho người sử dụng?

Câu hỏi này giúp định hướng SV thảo luận về việc đảm bảo an toàn cho ngôi nhà Đểđảm bảo an toàn cho ngôi nhà thì cần phải có hệ thống chống sét, báo trộm, báo cháy… vàkhi có thiên tai xảy ra thì có thể hạn chế được thiệt hại nên cần xây dựng nhà chống bão,chống lũ…

Câu hỏi bài học:

Làm thế nào chống sét cho ngôi nhà nhằm đảm bảo an toàn tính mạng và tài sản? Làm thế nào báo cháy cho ngôi nhà giúp mọi người an toàn và chữa cháy kịp thời? Làm thế nào báo động cho chủ nhà biết khi có kẻ trộm đột nhập lúc đêm khuya? Chúng ta có thể thiết kế ngôi nhà chống lũ như thế nào? Chúng ta có thể thiết kế ngôi nhà chống bão như thế nào?

Mỗi câu hỏi bài học sẽ giúp SV thảo luận đến một dự án cụ thể, như vậy, SV hình thành ýtưởng các dự án sau: 1 Dự án chống sét cho ngôi nhà; 2 Dự án báo cháy cho ngôi nhà; 3

Dự án báo trộm cho ngôi nhà; 4 Dự án ngôi nhà chống lũ; 5 Dự án ngôi nhà chống bão

3.3.2 Tổ chức thực hiện và đánh giá dự án

3.3.2.1 Dự án chống sét cho ngôi nhà

Ý tưởng dự án: Tại khu giảng đường cơ sở 2-Trường ĐHGTVT bao gồm rất nhiều công

trình xây dựng (Nhà C2, Nhà thư viện, dãy nhà E2, E3,., E9) Ngày 12/5/2009, trong đợtmưa giông, sét đánh làm hư hỏng một phần mái nhà E3 Điều đó gây lo lắng cho SV và GV

mỗi khi có trời mưa giông Vấn đề đặt ra cho các kỹ sư xây dựng dân dụng: Bằng cách nào

đảm bảo an toàn cho công trình và tính mạng của con người bên trong công trình khi có sét?

Thực hiện dự án: Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến kiến thức về sét, chống sét cho

công trình nhà cửa; Nghiên cứu tác hại, mức độ nguy hiểm của sét đối với công trình nhàcửa; Đề xuất giải pháp chống sét hiệu quả cho công trình nhà cao tầng: kim thu sét, cọc nốiđất, dây dẫn sét, điện trở đất; Thực hiện thiết kế mô hình chống sét cho ngôi nhà; Thựcnghiệm chống sét cho một công trình cụ thể; đánh giá ưu, nhược điểm của các phương phápkhác nhau, đề xuất phương pháp chống sét tối ưu

Kết thúc dự án: Sản phẩm của dự án bao gồm:

- Bài báo cáo toàn văn dưới dạng trình diễn đa phương tiện về biện pháp chống sét cho ngôinhà gồm: bản chất của hiện tượng sét, nguyên nhân gây ra sét, tác hại của sét đối với côngtrình, nguyên lý chống sét, kỹ thuật chống sét cho ngôi nhà (kim thu sét, dẫn sét, tiếp đất),thể hiện quá trình hoạt động làm việc tích cực của nhóm

- Thiết kế mô hình ngôi nhà chống sét, thực nghiệm khảo sát và thiết kế kỹ thuật chống sétcho ngôi nhà cụ thể

- Bài báo dự án chống sét cho công trình xây dựng

3.3.2.2 Dự án báo cháy cho ngôi nhà

Ý tưởng dự án: Thời gian gần đây liên tiếp xảy ra nhiều vụ cháy nhà, khu chung cư, nhà

máy xí nghiệp, gây thiệt hại lớn về người và tài sản Các kỹ sư xây dựng sẽ giải quyết vấn

đề này như thế nào để hạn chế thiệt hại do hỏa hoạn gây ra?

Thực hiện dự án: Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến kiến thức về sự cháy, tác nhân gây

cháy, báo cháy, ; Đánh giá tác hại, mức độ nguy hiểm khi xảy ra cháy công trình xây dựng,nhà cửa, khu công nghiệp, chợ; Đề xuất giải pháp báo cháy hiệu quả cho ngôi nhà, côngtrình xây dựng, khu công nghiệp; Thiết kế, chế tạo mô hình sản phẩm báo cháy cho ngôinhà; đánh giá ưu, nhược điểm của các phương pháp khác nhau, đề xuất phương pháp báocháy tối ưu

Kết thúc dự án: Sản phẩm của dự án bao gồm:

- Bài báo cáo toàn văn dưới dạng trình diễn đa phương tiện về biện pháp báo cháy cho ngôinhà gồm: tác nhân gây cháy, nguyên nhân gây cháy, nguyên lý báo cháy, kỹ thuật báo cháycho ngôi nhà (cảm biến phát hiện cháy, chuông báo cháy), thể hiện quá trình hoạt động làmviệc tích cực của nhóm

- Thiết kế, chế tạo thiết bị báo cháy cho ngôi nhà

- Bài báo dự án báo cháy

3.3.2.3 Dự án báo trộm cho ngôi nhà

Ý tưởng dự án: Thời gian gần đây liên tiếp xảy ra nhiều vụ trộm đột nhập vào nhà phá két

sắt, trộm đồ đạc của gia chủ, gây mất mát và lo sợ cho nhiều gia đình Vào ban đêm khi mọingười đều ngủ say là cơ hội để những tên trộm đột nhập vào nhà , lấy đi những tài sản có

giá trị Các kỹ sư xây dựng sẽ làm gì để đảm bảo an toàn cho chủ nhà trước nạn trộm cắp

đột nhập trong lúc cả nhà đang ngủ say?

Thực hiện dự án: Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến kiến thức về báo trộm như: rơ le

điện từ, nam châm điện, chuông điện, ; Đề xuất giải pháp báo trộm cho ngôi nhà; Thiết kế, chế tạo mô hình sản phẩm báo trộm cho ngôi nhà; Đánh giá ưu, nhược điểm của các phương

pháp khác nhau, đề xuất phương pháp báo trộm tối ưu

Kết thúc dự án: Sản phẩm của dự án bao gồm:

- Bài báo cáo toàn văn dưới dạng trình diễn đa phương tiện về biện pháp báo trộm cho ngôinhà gồm: nguyên lý báo trộm, kỹ thuật báo trộm cho ngôi nhà (cảm biến phát hiện trộm,chuông báo trộm), thể hiện quá trình hoạt động làm việc tích cực của nhóm.

- Thiết kế, chế tạo thiết bị báo trộm cho ngôi nhà

- Bài báo dự án báo trộm

3.3.2.4 Dự án ngôi nhà chống lũ

Ý tưởng dự án: Khu vực đồng bằng sông Cửu Long thường xảy ra lũ trong các mùa nước

nổi, gây thiệt hại nhà cửa và tính mạng của người dân Các kỹ sư xây dựng sẽ giải quyết vấn

đề này như thế nào để giúp người dẫn đỡ vất vả trong mùa nước lũ?

Thực hiện dự án: Tìm hiểu thực trạng lũ lụt xảy ra ở Việt Nam; Nghiên cứu các tài liệu

liên quan đến kiến thức về lũ như: chất lưu, dòng chảy, áp suất chất lỏng, đường dòng, ốngdòng, xoáy nước, sự nổi, sức cản của chất lưu,.; Đánh giá hậu quả và tác hại của lũ lụt đến

đời sống, sinh hoạt của người dân; Thiết kế mô hình ngôi nhà chống lũ

Kết thúc dự án: Sản phẩm của dự án bao gồm:

- Bài báo cáo toàn văn dưới dạng trình diễn đa phương tiện về biện pháp chống sét cho ngôi

nhà gồm: thực trạng lũ lụt xảy ra ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, lý thuyết về sự nổi,

lý thuyết về sức cản, lý thuyết cân bằng động, nguyên lý ngôi nhà chống lũ.

- Mô hình ngôi nhà chống lũ.

- Bài báo dự án nhà chống lũ

3.3.2.5 Dự án ngôi nhà chống bão

Ý tưởng dự án: Người dân các tỉnh miền trung thường xuyên chịu nhiều thiên tai gió bão,

gây thiệt hại lớn về người và của, nhà cửa tốc mái, thậm chí đổ sập, trong đó mạnh nhất là

cơn bão số 5 vào năm 2008 đã làm sập rất nhiều ngôi nhà Các kỹ sư xây dựng sẽ giải quyết

vấn đề này như thế nào để giúp bà con miền trung yên tâm trong mùa mưa bão?

Thực hiện dự án: Tìm hiểu thực trạng gió bão xảy ra ở Việt Nam, nhất là các tỉnh miền

trung; Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến kiến thức về gió bão như: chất lưu, dòng chảy,

áp suất chất khí, đường dòng, ống dòng, lốc xoáy, sức cản không khí; Đánh giá hậu quả và

tác hại của gió bão đến đời sống, sinh hoạt của người dân; Thiết kế mô hình ngôi nhà chống bão.

Kết thúc dự án: Sản phẩm của dự án bao gồm:

- Bài báo cáo toàn văn dưới dạng trình diễn đa phương tiện về biện pháp chống sét cho

ngôi nhà gồm: thực trạng gió bão tại các tỉnh miền trung VN, nguyên nhân gây ra bão,nguyên lý thiết kế nhà chống bão

- Mô hình ngôi nhà chống bão.

- Bài báo dự án nhà chống bão

3.4 Thiết kế dự án gắn với chuyên ngành xây dựng công trình giao thông

3.4.1 Chuẩn bị dự án

Nhằm giúp SV định hướng trong việc vận dụng các kiến thức Động học và động lực

học chất điểm để giải quyết bài toán “Giải pháp hạn chế số vụ TNGT xảy ra tại nút giao

thông khác mức”, GV đưa ra bộ câu hỏi định hướng để SV thảo luận.

Câu hỏi khái quát: Làm thế nào để hạn chế số vụ TNGT đường bộ xảy ra ngày càng gia

tăng tại TPHCM?

3.4.2 Tổ chức thực hiện và đánh giá dự án

Ý tưởng dự án:

- Theo báo công an TPHCM, thời gian qua liên tiếp xảy ra nhiều vụ TNGT nghiêm

trọng tại đường dẫn đổ dốc cầu vượt Trạm 2 thuộc phường Tân Phú, quận 9, TPHCM.Nhiều lần chính quyền địa phương đã phản ánh, nhưng đến nay đơn vị quản lý con đườngnày vẫn chưa có biện pháp nào khắc phục “Điểm đen” tai nạn giao thông này nằm trên địabàn Q.9 giáp ranh Q.Thủ Đức Đây là cây cầu vượt quan trọng tại cửa ngõ Đông Bắc củathành phố Với thiết kế xây dựng hệ thống cầu vượt dạng hoa thị với 4 vòng tròn có đườngkính 420m đã khiến cho giao thông qua khu vực này trở nên nguy hiểm và tiềm ẩn nguy cơtai nạn Vị trí nguy hiểm nhất tại khu vực này là khúc cua nằm phía Q.9, theo hướng từtrường Đại học Nông lâm ôm cua rẽ phải để về khu du lịch Suối Tiên Khúc cua có hìnhvòng cung này được xem là “điểm tử thần” vì tại đây xảy ra nhiều tai nạn cướp đi rất nhiềutính mạng của người đi đường

- Nút giao thông cầu vượt Cát Lái vừa khánh thành xong cũng đã xảy ra nhiều vụ lật

xe container, gây nguy hiểm cho người đi đường và các phương tiện tham gia giao thôngbên dưới Sở GTVT TPHCM cũng đã có biện pháp hạn chế tốc độ cho các xe container khiqua cầu vượt này, tuy nhiên, vẫn liên tiếp xảy ra nhiều vụ lật xe khác Theo thống kê củaCông an quận 2 (TP HCM), có gần chục vụ lật xe container, thùng xe văng xuống đườngtrên cầu vượt Cát Lái kể từ khi công trình này được đưa vào sử dụng (15/8/2010) Sau tainạn, nhiều biện pháp đã được triển khai, tuy nhiên tình hình vẫn không khá hơn khiến ngườidân rất bất an mỗi khi chạy qua cầu vượt này

Vấn đề đặt ra: Các kỹ sư giao thông làm thế nào để hạn chế TNGT xảy ra tại các nút giao thông đó trong các năm tương lai ?

Thực hiện dự án: Điều tra, khảo sát hiện trạng nút giao thông Trạm 2 (Cát lái): kỹ thuật,

tâm lý dòng xe, các nhánh rẽ; Điều tra, tìm hiểu nguyên nhân một số vụ TNGT trước đâyxảy ra tại nơi này; Nghiên cứu tài liệu liên quan đến kiến thức nút giao thông khác mức, lýthuyết dòng xe; Bố trí nhân sự để đếm xe tại các nhánh, khảo sát thực tế tâm lý người điđược, các lối rẽ có thể gây nguy hiểm, tầm nhìn tại nút giao thông; Đánh giá mức độ an toàntại nút giao thông này; Dự báo tốc độ tăng trưởng lưu lượng trong các năm tương lai (trongvòng 20 năm); Dự báo số vụ TNGT có thể xảy ra do lỗi của giải pháp thiết kế (trong vòng

20 năm); Đề xuất giải pháp hạn chế số vụ TNGT xảy ra trong các năm tương lai

Kết thúc dự án: Sản phẩm của dự án bao gồm:

- Bài báo cáo toàn văn dưới dạng trình diễn đa phương tiện ứng với nút giao thông Trạm 2(Cát lái): thực trạng tình hình giao thông tại nút, nguyên nhân một số vụ TNGT, quá trìnhkhảo sát, điều tra các phương tiện tham gia giao thông tại nút, đánh giá mức độ an toàn, dựđoán tốc độ tăng trưởng lưu lượng, dự báo số vụ TNGT xảy ra do lỗi của giải pháp thiết kế,

đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu số vụ TNGT xảy ra tại nút

- Bản vẽ thiết kế điều chỉnh nhằm hạn chế số vụ TNGT xảy ra trong tương lai (nếu có)

- Bài báo dự án về hạn chế TNGT tại nút giao thông khác mức Trạm 2 và nút giao thông CátLái