b. Các bớc thực hiện:
2.2.2.1 Phơng tiện trực quan trong dạy lý thuyết kĩ thuật cơ khí lớp
Lý thuyết của tất cả các môn học nói chung và của môn kĩ thuật cơ khí nói riêng đều bắt nguồn từ thực tiễn mà có, để giải quyết các nhiệm vụ hết sức quan trọng và cần thiết đối với cuộc sống, đặc biệt là trong thời kì công nghiệp hoá, hiện đại hoá hiện nay. Để thiết thực với cuộc sống, trong quá trình dạy học ngời giáo viên cần phải sử dụng phơng tiện trực quan để dạy lý thuyết trong việc hình thành khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại máy móc thiết bị nh: động cơ, ôtô, xe máy, . . .
a. Sử dụng phơng tiện trực quan trong việc hình thành khái niệm cho học sinh.
Khái niệm là kết quả của quá trình t duy nên việc sử dụng phơng tiện trực quan và dùng lời nói của giáo viên để giải thích thêm, là con đờng cần thiết để hình thành khái niệm cho học sinh. Tuy nhiên đối với học sinh cha có khái niệm ban đầu, về một đối tợng nào đó thì có thể xuất phát từ cái cụ thể, để hình thành khái niệm ban đầu. Quá trình hình thành khái niệm có thể diễn giải theo sơ đồ sau: Phân tích, so sánh Phân tích biện chứng Hướng dẫn quan sát Giáo viên Học sinh VTQ 2 VTQ 1 VTQ 3 VTQ n Khái niệm Dấu hiệu chung Dấu hiệu riêng
VD: Khi hình thành khái niệm động cơ bốn kì, động cơ hai kì cho học sinh.
Mục đích: Giúp học sinh hiểu rõ và phân biệt đợc hai loại động cơ này.
Phơng tiện trực quan đợc sử dụng:
+ Mô hình động cơ bốn kì. + Mô hình động cơ hai kì.
GV: Các em hãy quan sát và cho biết mô hình của hai loại động cơ này, về hình dạng và kết cấu có gì khác nhau?
HS: Động cơ bốn kì có hai cửa (một cửa nạp và một cửa thải) còn động cơ hai kì có ba cửa (một cửa quét, một cửa nạp và một cửa thải).
GV: Từ mô hình hai loại động cơ các em thử phán đoán xem khi trục khuỷu quay một vòng pittông sẽ chuyển động nh thế nào trong xilanh?
Lúc này học sinh sẽ cảm thấy lúng túng trớc câu hỏi của giáo viên, để giúp học sinh biết đợc pittông chuyển động nh thế nào giáo viên sẽ quay cho động cơ chuyển động để học sinh quan sát.
GV: Khi quan sát hoạt động của hai loại động cơ này các em có những nhận xét gì?
HS: Khi quan sát ta thấy:
- Động cơ bốn kì có hai lần pittông đi lên và hai lần pittông đi xuống. - Động cơ hai kì có một lần pittông đi lên và một lần pittông đi xuống. GV: Từ những quan sát trên các em hãy nêu khái niệm về động cơ hai kì và động cơ bốn kì.
HS: Động cơ hai kì là động cơ có chu trình làm việc thực hiện trong hai hành trình của pittông.
Động cơ bốn kì là động cơ có chu trình hoạt động thực hiện trong bốn hành trình của pittông.
Việc học tập của học sinh đi từ trực quan sinh động đến t duy trừu tợng. Nhờ có sự hớng dẫn của giáo viên mà học sinh phát huy đợc năng lực, khả năng trừu tợng hoá các quan hệ thực tế giữa các sự vật hiện tợng. Quá trình trừu tợng hoá luôn song song với quá trình khái quát hoá và hình thành khái niệm.
b. Sử dụng phơng tiện trực quan trong dạy về cấu tạo của vật phẩm kĩ thuật.
Cấu tạo của các đối tợng kĩ thuật là trình bày hình dạng, kết cấu, chất liệu hợp thành hay nói một cách khác là nêu lên trạng thái tĩnh của nó. Trình bày cấu tạo của các đối tợng kĩ thuật thì trớc hết giáo viên phải biết vạch ra các bộ phận ( chi tiết, cơ cấu, hệ thống) và mối liên hệ giữa chúng trong một đối tợng cụ thể.
Tiến trình giảng dạy cấu tạo nh sau:
+ Giới thiệu khái quát phơng tiện trực quan( tên gọi, vị trí, công dụng). + Hớng dẫn học sinh quan sát,liệt kê các dấu hiệu của từng bộ phận, nhấn mạnh các bộ phận có liên quan bản chất kĩ thuật với nhau.
+ Miêu tả từng bộ phận : tên gọi, hình dáng, vật liệu chế tạo, chú ý nơi xảy ra hiện tợng chủ yếu.
+ Chỉ rõ mối liên hệ lắp ghép giữa các bộ phận. + Củng cố lại bài.
VD: Khi dạy về cấu tạo của động cơ Điêden 4 kì.
Mục đích: Học sinh phải nắm vững cấu tạo của động cơ bốn kì và nhận biết đợc chúng trong thực tế.
Phơng tiện trực quan sử dụng: Mô hình động cơ 4 kì (sử dụng ở mức độ tìm tòi bộ phận).
Trớc tiên giáo viên giới thiệu khái quát về động cơ Điêden 4 kì, kể tên từng cơ cấu, hệ thống, giới thiệu sơ qua về các bộ phận này. Giáo viên cho học sinh quan sát trên mô hình trực quan để học sinh tìm hiểu xem có đúng nh lời
giảng của giáo viên không. Sau khi cho học sinh tự tìm hiểu thì giáo viên đa ra các câu hỏi giúp học sinh hiểu bài hơn.
GV: Nhìn vào mô hình các em hãy kể tên các bộ phận của động cơ 4 kì? HS: Trên mô hình động cơ có các bộ phận: Pittông, xilanh, thanh truyền. GV: Ngoài những bộ phận trên động cơ 4 kì còn những bộ phận nào? HS: Trục khuỷu, bánh đà, xupap xả, xupap nạp, con đội, bơm cao áp, vòi phun, nắp xilanh, trục cam, cần bẩy.
GV: Trong động cơ pittông nằm ở đâu? Nó đợc nối với bộ phận nào? HS : Pittông nằm trong xilanh, nó đợc nối với thanh truyền.
GV: Pittông chuyển động nh thế nào trong xilanh?
HS: Pittông chuyển động tịnh tiến trong xilanh và truyền chuyển động đến trục khuỷu thông qua thanh truyền.
GV: Bánh đà nằm ở đâu? Nó có nhiệm vụ gì?
HS: Bánh đà nối với đầu trục khuỷu và điều hoà mô men của trục khuỷu. GV: Nắp xilanh dùng để làm gì?
HS: Nắp xilanh dùng để đậy kín xilanh.
GV: Hai xupap nằm ở vị trí nào? Nó có nhiệm vụ gì?
HS: Hai xupap đợc đặt ở nắp xilanh; có nhiệm vụ đóng và mở cửa nạp, cửa xả.
Tơng tự nh vậy giáo viên hớng dẫn học sinh quan sát tìm tòi các bộ phận và thờng xuyên đa ra các câu hỏi mang tính gợi mở và kích thích óc tò mò học tập của học sinh giúp các em hiểu ró cấu tạo và sự liên kết giữa các chi tiết trong động cơ. Cuối cùng khi kết thúc buổi học giáo viên gọi học sinh lên chỉ vào mô hình nêu cấu tạo của động cơ và nhận xét, củng cố lại nhằm khắc sâu kiến thức cho học sinh.
Nh vậy trong khi dạy cấu tạo giáo viên phải thờng xuyên hớng dẫn học sinh quan sát trực quan theo hớng tích cực để học sinh có thể phát huy
đợc khả năng t duy của mình.
c. Sử dụng phơng tiện trực quan trong dạy nguyên lý hoạt động.
Cấu tạo của các vật phẩm kĩ thuật là trình bày kết cấu, hình dáng, kích th- ớc, chất liệu hợp thành hay nói một cách khác là nêu lên trạng thái tĩnh của nó. Còn trạng thái động là biểu hiện bằng nguyên lý hoạt động, thờng là nội dung trừu tợng. Do vậy, trình bày phơng tiện trực quan theo trình tự sau:
+ Nêu cơ sở khoa học để xây dựng nguyên lý hoạt động.
+ Nêu nhiệm vụ và chức năng của từng bộ phận, giải thích rõ nhiệm vụ của từng bộ phận (các hiện tợng vật lí, kĩ thuật xảy ra trong đó).
+ Nêu nguyên lý hoạt động tổng thể, nhấn mạnh nơi xảy ra hiện tợng, bản chất kĩ thuật.
+ Điều kiện làm việc của máy móc, cơ cấu...các yêu cầu kĩ thuật và lợi ích kinh tế.
+ Nêu các nguyên nhân, cách khắc phục sự cố thờng gặp.
VD: Trong bài “Đại cơng về động cơ đốt trong” khi dạy về chu trình làm
việc của động cơ đốt trong (động cơ điêden).Nếu không sử dụng mô hình trực quan để dạy thì học sinh sẽ gặp phải khó khăn khi giải thích sự biến đổi năng l- ợng trong động cơ.
Mục đích: Giúp học sinh hiểu rõ về nguyên lý hoạt động của động cơ điêden 4 kì.
Phơng tiện trực quan sử dụng: Mô hình động cơ điêden 4 kì.
Trớc tiên giáo viên nêu cơ sở khoa học để hình thành nguyên lý hoạt động của động cơ: “Để biến hoá năng lợng của nhiên liệu thành cơ năng để phục vụ cho các mục đích khác nhau, về nguyên tắc ngời ta đa nhiên liệu vào khoang kín và đốt cháy, công của khí cháy giãn nở đợc biến thành cơ năng. Đây chính là quá trình diễn ra trong động cơ”.
Sau khi giới thiệu xong, giáo viên cho học sinh quan sát mô hình trực quan để các em tự suy nghĩ xem động cơ 4 kì điêden hoạt động nh thế nào.
GV: Để biến hóa năng lợng của nhiên liệu thành cơ năng thì ngời ta đa nhiên liệu vào đờng nào?
Lúc này học sinh sẽ có nhiều ý kiến.
HS: - Không khí đợc bơm vào theo đờng nạp. - Pittông đi xuống hút không khí vào. GV: Lúc này hai xupáp đóng mở thế nào? HS: Xupáp nạp mở, xupáp thải đóng.
GV: Đúng thế. Vậy nhiên liệu đợc nạp vào nh thế nào thì đúng?
HS: Không khí đợc bơm vào động cơ theo đờng nạp đẩy pittông đi xuống. GV: Để xem các em suy đoán đúng hay cha các em hãy quan sát mô hình. Lúc này giáo viên sử dụng mô hình quay cho pittông đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dới để học sinh quan sát và rút ra kết luận.
HS: Khi pittông đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dới thì xupáp nạp mở còn xupáp thải đóng, không khí theo đờng nạp đợc nạp đầy vào xi lanh.
Giáo viên để học sinh vẫn tiếp tục quan sát trên mô hình trực quan.
GV: Khi pittông đi đến điểm chết dới thì có thể đa nhiên liệu vào buồng cháy đợc cha?
HS: Cha ạ.
GV: Tại sao? Và phải làm thế nào?
HS: Vì lúc này thể tích lớn, áp suất nhỏ không thuận lợi cho sự cháy vì vậy mà phải nén khí lại.
GV: Làm thế nào để nén đợc khí? HS: Pittông phải đi lên điểm chết trên. GV: Lúc này hai xupáp đóng hay mở? HS: Cả hai xupáp đều đóng
Lúc này giáo viên lại đa mô hình ra cho học sinh quan sát sự vận hành của nó để học sinh rút ra kết luận cho suy đoán của mình.
HS: ở giai đoạn nén không khí có đặc điểm:
- Pittông đi từ điểm chết dới lên điểm chết trên. - Cả 2 xupap đều đóng.
- Không khí bị nén lại nên áp suất và nhiệt độ tăng. GV: Cuối kỳ nén áp suất và nhiệt độ của không khí khá lớn.
GV: Khi pittông chuyển động gần đến điểm chết trên, ngời ta phun nhiên liệu dới dạng sơng mù và áp suất cao vào buồng cháy, khi đó hiện tợng gì xảy ra?
HS: Nhiên liệu đợc hoà trộn với không khí để tạo thành hỗn hợp. GV: Còn hiện tợng gì khác không?
HS: .... (Lúng túng)
GV: ở thời điểm này, cần có sự cháy của nhiên liệu để sinh công.Với các điều kiện đã có về áp suất về nhiệt độ có cần tạo tia lửa để đốt cháy nhiên liệu không ?
Lúc này học sinh bàn luận rất sôi nổi và có nhiều ý kiến trái ngợc nhau. HS: - Phải tạo ra tia lửa điện để đốt cháy nhiên liệu vì dầu diêzen là nhiên liệu khó cháy.
- Không phải tạo ra tia lửa điện vì nhiên liệu có thể tự cháy do áp suất và nhiệt độ cao.
Giáo viên cho học sinh quan sát trên mô hình để các em rút ra kết luận chính xác cho sự phán đoán của mình.
Tuy nhiên, học sinh rất khó tự rút ra kết luận vì thế giáo viên có thể khẳng định kết luận cho học sinh.
GV: Với áp suất và nhiệt độ của khí nén cao cộng với sự phun nhiện liệu ở áp suất rất lớn nên hỗn hợp sẽ tự bốc cháy.
GV: Hỗn hợp cháy sẽ gây tác động gì đến pittông?
HS: Khí cháy giãn nở sẽ đẩy pittông đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dới.
GV: Khi đó 2 xupáp ở trạng thái nào? HS: Cả 2 xupáp vẫn đóng.
Lúc này, giáo viên vận hành mô hình động cơ để học sinh quan sát so sánh với phán đoán của mình và khẳng định kiến thức.
HS: ở giai đoạn này:
- Khí hỗn hợp có áp suất và nhiệt độ cao tự bốc cháy. - Pittông bị đẩy từ điểm chết trên xuống điểm chết dới. - Cả 2 xupap đều đóng. Đây là giai đoạn sinh công.
GV: Khi pittông đi đến điểm chết dới ta đã có thể mở cửa nạp để nạp nhiên liệu vào cha?
HS: Cha đợc vì khí cháy trong xi lanh có áp suất cao nên khí nạp không thể vào đợc.
GV: Vậy lúc này phải làm gì?
HS: Phải đẩy hết khí cháy ra ngoài lấy chỗ cho khí nạp mới. Pittông sẽ tiếp tục đi lên.
GV: Lúc này 2 xupap đóng mở nh thế nào? HS: Xupap nạp vẫn đóng còn xupap thải mở. GV: Quá trình thải khí đợc thực hiện nh thế nào?
HS: Khi xupap bắt đầu mở, do sự chênh áp suất khí thải đợc thải ra ngoài đồng thời pittông vẫn tiếp tục đi lên và đẩy nốt khí thải ra.
Giáo viên lại cho học sinh quan sát hiện tợng trên mô hình và tự đa ra kết luận.
HS: ở giai đoạn này, ta thấy:
- Xupap nạp đóng, xupap thải mở. - Khí thải đợc đẩy ra ngoài.
Giáo viên bổ sung, hoàn thiện:
GV: Cuối kì thải, áp suất trong xi lanh bao giờ cũng lớn hơn áp suất không khí nên khí thải tiếp tục bị đẩy ra ngoài. Sau kì này hoạt động của động cơ tiếp tục lặp lại nh cũ, một hành trình mới lại bắt đầu.
Sau khi dạy xong toàn bộ giáo viên cho học sinh quan sát lại mô hình, gọi một học sinh lên nhìn vào mô hình phát biểu nguyên lý hoạt động của động cơ. Đa ra câu hỏi củng cố bài.
GV: Trong một chu trình làm việc của động cơ ta vừa xét, có mấy hành trình sinh công?
Sau một hồi suy nghĩ cùng sự trợ giúp của giáo viên, học sinh sẽ đa ra câu hỏi trả lời.
HS: Trong một chu trình làm việc của động cơ có: - Một hành trình sinh công.
- Ba hành trình còn lại không sinh công mà tiêu thụ công.
Nói chung khi dạy về nguyên lý hoạt động của vật phẩm kỹ thuật ngoài việc sử dụng trực quan ngời giáo viên cần kết hợp với các phơng pháp dạy học khác của bản thân để giúp học sinh tìm ra hớng giải quyết nhanh nhất.