Nội dung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI -----    ----- NGUYỄN THỊ THANH HUYỀN THIÕT KÕ Vµ Sö DôNG BµI TO¸N PH¢N TÝCH Kü THUËT TRONG D¹Y HäC §éNG C¥ §èT TRONG, ¤ T¤ CHO SINH VI£N S¦ PH¹M Kü THUËT Chuyên ngành: LL và PPDH bộ môn Kỹ thuật công nghiệp Mã số : 62 14 01 11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN TRỌNG KHANH HÀ NỘI – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoan trên. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả Nguyễn Thị Thanh Huyền LỜI CẢM ƠN Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới: Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Trung tâm Thông tin - Thƣ viện, các Thầy, Cô ở khoa Sƣ phạm kỹ thuật - Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội và các nhà khoa học đã quan tâm, tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án của mình. Đặc biệt, tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc PGS.TS. Nguyễn Trọng Khanh – giảng viên khoa Sƣ phạm kỹ thuật, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội đã tận tình chỉ bảo và hƣớng dẫn tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành bản luận án này. Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giảng dạy về động cơ đốt trong và ô tô ở trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật Hƣng Yên, trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, Học viện Kỹ thuật Quân sự và một số trƣờng cao đẳng đã đóng góp những ý kiến quý báu giúp tác giả hoàn thiện luận án của mình. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Ban Chủ nhiệm khoa và các Thầy, Cô ở khoa Sƣ phạm kỹ thuật, trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật Hƣng Yên đã quan tâm, tạo điều kiện cho tác giả tiến hành thực nghiệm sƣ phạm trong quá trình thực hiện đề tài luận án của mình. Xin cảm ơn toàn thể gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm giúp đỡ, động viên tác giả! Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả Nguyễn Thị Thanh Huyền MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ................................................................................. 1 II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ........................................................................ 3 III. KHÁCH THỂ, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.................. 3 IV. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC ...................................................................... 4 V. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ........................................................................ 4 VI. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................. 4 VII. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ......................................................... 5 VIII. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN ................................................................. 5 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ THIẾT KẾ, SỬ DỤNG BÀI TOÁN PHÂN TÍCH KỸ THUẬT TRONG DẠY HỌC ......... 6 1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG BÀI TOÁN KỸ THUẬT TRONG DẠY HỌC .................................... 6 1.1.1. Tình hình nghiên cứu về bài toán nhận thức....................................... 6 1.1.2. Tình hình nghiên cứu về bài toán kỹ thuật ......................................... 8 1.1.3. Tình hình nghiên cứu về bài toán phân tích kỹ thuật........................ 11 1.2. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN ............................................................ 12 1.2.1. Phân tích kỹ thuật .............................................................................. 12 1.2.2. Bài toán phân tích kỹ thuật ............................................................... 17 1.2.3. Tƣ duy kỹ thuật ................................................................................. 26 1.3. THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG BÀI TOÁN PHÂN TÍCH KỸ THUẬT TRONG DẠY HỌC ........................................................................................ 31 1.3.1. Cơ sở khoa học của việc thiết kế và sử dụng bài toán phân tích kỹ thuật trong dạy học ...................................................................................... 31 1.3.2. Thiết kế bài toán phân tích kỹ thuật .................................................. 33 1.3.3. Sử dụng bài toán phân tích kỹ thuật trong dạy học .......................... 40 1.4. THỰC TRẠNG TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÀI TOÁN PHÂN TÍCH KỸ THUẬT TRONG DẠY HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, Ô TÔ ............ 43 1.4.1. Mục đích, nội dung và phƣơng pháp khảo sát .................................. 43 1.4.2. Kết quả khảo sát ................................................................................ 44 Kết luận chƣơng 1 ......................................................................................... 50 Chƣơng 2. THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG BÀI TOÁN PHÂN TÍCH KỸ THUẬT TRONG DẠY HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, Ô TÔ ............. 52 2.1. KHẢ NĂNG THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG BÀI TOÁN PHÂN TÍCH KỸ THUẬT TRONG DẠY HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, Ô TÔ ............ 52 2.1.1. Đặc điểm nội dung kiến thức và quá trình dạy học động cơ đốt trong, ô tô .................................................................................................... 52 2.1.2. Điều kiện thiết kế và sử dụng bài toán phân tích kỹ thuật trong dạy học động cơ đốt trong, ô tô................................................................... 53 2.1.3. Năng lực thiết kế và sử dụng bài toán phân tích kỹ thuật trong dạy học động cơ đốt trong, ô tô của đội ngũ giảng viên ............................. 55 2.2. THIẾT KẾ BÀI TOÁN PHÂN TÍCH KỸ THUẬT DÙNG TRONG DẠY HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, Ô TÔ ................................................ 55 2.2.1. Thiết kế bài toán phân tích kết cấu kỹ thuật ..................................... 55 2.2.2. Thiết kế bài toán phân tích quá trình kỹ thuật .................................. 65 2.2.3. Một số bài toán phân tích kỹ thuật .................................................... 68 2.3. SỬ DỤNG BÀI TOÁN PHÂN TÍCH KỸ THUẬT TRONG DẠY HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, Ô TÔ .......................................................... 74 2.3.1. Xây dựng lời giải và nội dung hƣớng dẫn ngƣời học giải bài toán .. 74 2.3.2. Sử dụng bài toán phân tích kỹ thuật trong dạy học .......................... 88 2.3.3. Sử dụng bài toán phân tích kỹ thuật trong kiểm tra đánh giá ........... 96 Kết luận chƣơng 2 ......................................................................................... 99 Chƣơng 3. KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ .......................................... 101 3.1. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM ... 101 3.1.1. Mục đích kiểm nghiệm ................................................................... 101 3.1.2. Đối tƣợng kiểm nghiệm .................................................................. 101 3.1.3. Phƣơng pháp kiểm nghiệm ............................................................. 102 3.2. KIỂM NGHIỆM BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHUYÊN GIA ................. 102 3.3. KIỂM NGHIỆM BẰNG PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .. 109 3.3.1. Nội dung và tiến trình thực nghiệm ................................................ 109 3.3.2. Kết quả thực nghiệm ....................................................................... 111 Kết luận chƣơng 3 ....................................................................................... 125 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................. 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 129 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Đà CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ..... 136 PHỤ LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ BTKT Bài toán kĩ thuật ĐC Đối chứng GV Giảng viên, Giáo viên NXB Nhà xuất bản PPDH Phƣơng pháp dạy học PTKT Phân tích kĩ thuật TDKT Tƣ duy kỹ thuật TN Thực nghiệm DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Cấu trúc bài toán phân tích kỹ thuật 22 Hình 1.2. Quy trình thiết kế bài toán phân tích kết cấu kỹ thuật 28 Hình 1.3. Quy trình thiết kế bài toán phân tích quá trình kỹ thuật 31 Hình 1.4. Quy trình sử dụng bài toán phân tích kỹ thuật 33 Hình 2.1. Góc đặt trụ quay và bánh xe dẫn hƣớng 58 Hình 2.2. Dạng cam và động học của các chi tiết đƣợc dẫn động 64 Hình 2.3. Cấu tạo và vị trí lắp của xecmăng khí và xecmăng dầu 70 Hình 2.4. Đai truyền răng dẫn động trục cam 77 Hình 2.5. Một số cơ cấu truyền động bằng ma sát 77 Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo hộp số ô tô 5 cấp 79 Hình 3.1. Đồ thị tần suất số sinh viên đạt điểm xi 118 Hình 3.2. Đồ thị tần suất số sinh viên đạt điểm xi trở xuống 119 Hình 3.3. Đồ thị tần suất số sinh viên đạt điểm xi 121 Hình 3.4. Đồ thị tần suất số sinh viên đạt điểm xi trở xuống 122 Hình 3.5. Biểu đồ so sánh kết quả kiểm tra (̅) sau hai lần kiểm tra trong thực nghiệm sƣ phạm 122 DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ BIỂU ĐỒ Trang Bảng 2.1. Kết quả khảo sát về sử dụng phân tích kỹ thuật trong dạy học động cơ đốt trong, ô tô 44 Bảng 3.1. Thông tin về lớp thực nghiệm và đối chứng 102 Bảng 3.2. Đánh giá quy trình xây dựng, sử dụng và chất lƣợng bài toán 105 Bảng 3.3. Đánh giá, góp ý 25 bài toán do đề tài xây dựng 106 Bảng 3.4. Ý kiến về những vấn đề kỹ thuật tƣơng tự nhƣ 7 loại bài toán đã đƣợc sử dụng trong quá trình dạy học 107 Bảng 3.5. Mẫu bảng thống kê kết quả kiểm tra 114 Bảng 3.6. Kết quả kiểm tra lần 1 của hai lớp đối chứng và thực nghiệm 115 Bảng 3.7. Bảng tính toán kết quả kiểm tra lần 1 lớp đối chứng 116 Bảng 3.8. Bảng tính toán kết quả kiểm tra lần 1 lớp thực nghiệm 116 Bảng 3.8. Kết quả phân tích số liệu thực nghiệm sƣ phạm lần 1 117 Bảng 3.9. Kết quả kiểm tra lần 2 của hai lớp đối chứng và thực nghiệm 119 Bảng 3.10. Bảng tính toán kết quả kiểm tra lần 2 lớp đối chứng 120 Bảng 3.11. Bảng tính toán kết quả kiểm tra lần 2 lớp thực nghiệm 120 Bảng 3.12. Kết quả phân tích số liệu thực nghiệm sƣ phạm lần 2 121 1 MỞ ĐẦU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1. Tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XI của Đảng, trong “Chiến lƣợc phát triển kinh tế - xã hội 2011-2020”, khi đánh giá về hạn chế, khuyết điểm trong lĩnh vực giáo dục và đào tạo, Đảng ta đã nêu rõ: “Chất lƣợng giáo dục và đào tạo chƣa đáp ứng yêu cầu phát triển, nhất là đào tạo nguồn nhân lực trình độ cao vẫn còn hạn chế;... Chƣơng trình, nội dung, phƣơng pháp dạy và học lạc hậu, đổi mới chậm; chất lƣợng giáo dục toàn diện giảm sút, chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa” [10; tr.167168]. Tại Hội nghị Trung ƣơng 8, khóa XI, Đảng ta cũng nhận định: “chất lƣợng, hiệu quả giáo dục và đào tạo còn thấp so với yêu cầu, nhất là giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp” [11; tr.2] Trong thời đại khoa học và công nghệ phát triển mạnh mẽ nhƣ hiện nay, kiến thức ngày càng nhiều, khoa học kỹ thuật phát triển với tốc độ ngày càng cao thì mỗi cá nhân muốn phát triển phải học tập thƣờng xuyên, phải có phƣơng pháp học tập phù hợp để cập nhật kiến thức mới, để thích nghi với những phát triển của khoa học và công nghệ, với những biến đổi của xã hội. Thực tế đó đòi hỏi giáo dục phải đổi mới toàn diện, mạnh mẽ cả về nội dung, chƣơng trình, phƣơng thức đào tạo và đặc biệt quan trọng là về phƣơng pháp đào tạo. Do vậy, trong “Chiến lƣợc phát triển kinh tế - xã hội 2011-2020”, về phát triển giáo dục và đào tạo, Đảng ta xác định một trong những nhiệm vụ quan trọng của giáo dục và đào tạo là: “Thực hiện đồng bộ các giải pháp phát triển và nâng cao chất lƣợng giáo dục, đào tạo. Đổi mới chƣơng trình, nội dung, phƣơng pháp dạy và học, phƣơng pháp thi, kiểm tra theo hƣớng hiện đại; nâng cao chất lƣợng giáo dục toàn diện, đặc biệt coi trọng giáo dục lý