Chương 1 kỹ thuật và những cơ sở của kỹ thuật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ NGUYỄN HOA LƯ ĐẶNG THÁI SƠN LÊ VĂN CHƯƠNG NGUYỄN TIẾN DŨNG ĐINH VĂN NAM PHAN VĂN DƯ BÀI GIẢNG HỌC PHẦN NHẬP MÔN NGÀNH KỸ THUẬT NGHỆ AN 2017 2 MỤC LỤC Trang THÔNG TIN VỀ HỌC PHẦN ................................................................... 03 LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................. 05 CHƯƠNG 1. KỸ THUẬT VÀ NHỮNG CƠ SỞ CỦA KỸ THUẬT....... 07 Giới thiệu........................................................................................................ 07 Mục tiêu của chương ...................................................................................... 07 Chuẩn đầu ra của chương 1 ............................................................................ 07 Nội dung chương 1......................................................................................... 08 Tóm tắt ........................................................................................................... 08 Câu hỏi thảo luận và bài tập ........................................................................... 08 Tài liệu tham khảo.......................................................................................... 08 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP HỌC TẬP HIỆU QUẢ Ở BẬC ĐẠI HỌC............................................................................................................... 10 Giới thiệu........................................................................................................ 10 Mục tiêu của chương 2 ................................................................................... 10 Chuẩn đầu ra của chương 2 ............................................................................ 11 Nội dung chương 2......................................................................................... 11 Tóm tắt chương 2 ........................................................................................... 12 Câu hỏi thảo luận và bài tập ........................................................................... 12 Tài liệu tham khảo.......................................................................................... 12 CHƯƠNG 3. ĐẠO ĐỨC NGHỀ NGHIỆP ................................................ 13 Giới thiệu........................................................................................................ 13 Mục tiêu của chương 3 ................................................................................... 13 Chuẩn đầu ra của chương 3 ............................................................................ 13 Nội dung chương 3......................................................................................... 13 Tóm tắt chương 3 ........................................................................................... 14 3 Câu hỏi thảo luận và bài tập ........................................................................... 14 Tài liệu tham khảo.......................................................................................... 15 CHƯƠNG 4. KỸ NĂNG LÀM VIỆC NHÓM VÀ GIAO TIẾP KỸ THUẬT ......................................................................................................... 16 Giới thiệu........................................................................................................ 16 Mục tiêu của chương 4 ................................................................................... 16 Chuẩn đầu ra của chương 4 ............................................................................ 16 Nội dung chương 4......................................................................................... 17 Tóm tắt chương 4 ........................................................................................... 18 Câu hỏi thảo luận và bài tập ........................................................................... 18 Tài liệu tham khảo.......................................................................................... 19 CHƯƠNG 5. KỸ NĂNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ .................................... 20 Giới thiệu........................................................................................................ 20 Mục tiêu của chương 5 ................................................................................... 20 Chuẩn đầu ra của chương 5 ............................................................................ 20 Nội dung chương 5......................................................................................... 20 Tóm tắt chương 5 ........................................................................................... 21 Câu hỏi thảo luận và bài tập ........................................................................... 21 Tài liệu tham khảo.......................................................................................... 22 ĐỒ ÁN NHẬP MÔN NGÀNH KỸ THUẬT.............................................. 23 Giới thiệu........................................................................................................ 23 Mục tiêu của đồ án ......................................................................................... 23 Chuẩn đầu ra của đồ án .................................................................................. 23 Nội dungđồ án ................................................................................................ 24 Tóm tắt ........................................................................................................... 26 Tài liệu tham khảo.......................................................................................... 26 4 THÔNG TIN VỀ HỌC PHẦN Tên học phần (tiếng Việt): Nhập môn ngành Kỹ thuật (tiếng Anh): Introduction to engineering Mã số học phần: Thuộc khối kiến thứckỹ năng: Kiến thức cơ bản Kiến thức chuyên ngành Học phần chuyên về kỹ năng chung  Kiến thức cơ sở ngành  Kiến thức khác Học phần đồ án tốt nghiệp Số tín chỉ: 03 + Số tiết lý thuyết: 20 + Số tiết thảo luậnbài tập: 10 + Số tiết thực hành: 0 + Số tiết hoạt động nhóm: 15 + Số tiết tự học: 90 Học phần tiên quyết: Không Học phần song hành: Không 5 LỜI NÓI ĐẦU Trong suốt lịch sử phát triển của xã hội,kỹ thuật đã mang lại nhiều lợi ích và những đóng góp đáng kể cho nền văn minh nhân loại. Viện Hàn lâm Kỹ thuật Quốc gia Hoa Kỳ đã nhận dạng 20 thành tựu về kỹ thuật của thế kỷ XX, định hình cả thế kỷ này và đã làm thay đổi thế giới: điện khí hóa, xe hơi, máy bay, cung cấp và phân phối nước, điện tử, radio và truyền hình, cơ khí hóa nông nghiệp, máy tính, điện thoại, điều hòa không khí, các xa lộ, phi thuyền, Internet, kỹ thuật chụp ảnh kiểm tra sức khỏe, các thiết bị gia dụng, các công nghệ chăm sóc sức khỏe, các công nghệ dầu mỏ và hóa dầu, laser và quang học sợi, các công nghệ hạt nhân, các vật liệu hiệu năng cao... Trong thế kỷ XXI, kỹ thuật đang đối mặt với 14 thách thức lớn: sử dụng năng lượng mặt trời, cung cấp năng lượng nhiệt hạch, phát triển các phương pháp hấp thụ và tồn trữ carbon, quản lý chu kỳ chuyển đổi nitơ, cung cấp nước sạch, duy trì và cải thiện cơ sở hạ tầng đô thị, phát triển các ứng dụng tin học cho chăm sóc sức khỏe, phát triển các ứng dụng kỹ thuật trong y học, mô phỏng và tái tạo bộ não người, ngăn ngừa khủng bố hạt nhân, đảm bảo an ninh cho không gian mạng, phát triển thực tế ảo, thúc đẩy việc học hỏi cá nhân, gắn kết kỹ thuật với các công cụ khám phá khoa học. Để giải quyết các thách thức này, giáo dục kỹ thuật là hết sức quan trọng nhằm đào tạo những người kỹ sư thực hiện sứ mạng lịch sử trong thể kỷ XXI. Thực tế hiện nay cho thấy giáo dục kỹ thuật hiện đang gặp phải nhiều vẩn đề tại một số nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam: 1. Mục tiêu của giáo dục kỹ thuật là đào tạo ra những nhà khoa học chứ không phải kỹ sư; 2. Giáo dục kỹ thuật thiếu thực tiễn, vốn là linh hồn cùa kỹ thuật; 3. Giáo dục kỹ thuật còn theo ngành hẹp; 4. Hệ thống chứng nhận năng lực hành nghề kỹ sư chưa được phát triển. Giáo dục kỹ thuật đang gặp một loạt thách thức: 1. Công nghệ mới và công nghệ cao đang bùng nổ ngày qua ngày, làm rút ngắn thời gian thương mại hóa; 2. Công việc nghiên cứu và tạo ra tri thức mới đang đóng vai trò quan trọng hơn bao giờ hết; 3. Trường đại học, các lĩnh vực công nghiệp và chính phủ cần liên kết chặt chẽ 6 với nhau; 4. Các ngành học đang thâm nhập vào nhau và chịu ảnh hưởng bởi sự phát triển của công nghệ; 5. Làm thế nào để đào tạo ra những nhà kỹ thuật tài năng đang là vấn đề nóng trên thế giới. Chìa khóa để giải quyết các vấn đề và vượt qua những thách thức nêu trên chính là phương pháp luận hay còn gọi là tiếp cận CDIO: Conceive (Hình thành ý tưởng), Design (Thiết kế), Implement (Thực hiện), Operate (Vận hành). Người học sẽ trải nghiệm quá trình tư duy, hành động và sử dụng sản phẩm từ tư duy củạ chính mình. Người học ngành kỹ thuật sẽ hiểu được rằng “Có tầm nhìn nhưng không hành động thì chỉ là mơ ước. Hành động mà không có tầm nhìn chỉ là bỏ phí thời gian. Có tầm nhìn và hành động có thể thay đổi thể giới” (Joel Barker) bởi vì “Các nhà khoa học nghiên cứu thế giới hiện có, người kỹ sư tạo ra thế giới chưa bao giờ có” (Theodore von Karman). Trong quá trình học một chủ đề trong một chương của môn học nào đó, người học phải được cung cấp tri thức cần thiết, có được các kỹ năng thực hiện và trải nghiệm những cảm xúc, nhiệt tình, say mê đối với chủ đề đó. Môn học “Nhập môn ngành kỹ thuật” được giảng dạy trong học kỳ 1, năm thứ nhất, nhằm giúp người học hiểu được “Kỹ thuật là nghệ thuật áp dụng các nguyên tắc khoa học và toán học, kinh nghiệm, tri thức và đánh giá nhằm tạo ra mọi thứ mang lại lợi ích cho con người. Kỹ thuật là quá trình sản xuất một sản phẩm hay một hệ thống đáp ứng một nhu cầu cụ thể” (ASEE), “... là nghệ thuật làm tốt với một đô la cái mà kẻ vụng về có thể làm với hai đô la ...” (Arthur Wellington) và “Chính kỹ thuật làm thay đổi thế giới” (Isaac Asimov),... “Nhập môn ngành kỹ thuật” cũng là tiêu chuẩn thứ 4 trong số 12 tiêu chuẩn của CDIO. Tiêu chuẩn này khẳng định rằng đây là môn học mang tính nhập môn nhằm giới thiệu một khuôn khổ thực hành kỹ thuật cho việc chế tạo sản phẩm, thiết lập quy trình và xây dựng hệ thống; giới thiệu các kỹ năng cá nhân và giao tiếp cần thiết. Học xong học phần này, người học sẽ cảm nhận được cảm hứng, khát khao học hỏi và hành động; nhiệt tình và say mê; sự tập trung trong học tập; tư duy sáng tạo và đổi mới; lòng yêu nghề và yêu nước, trách nhiệm đổi với cộng đồng và xã hội; 7 lòng tự tin và không ngừng cải thiện năng lực cá nhân; biết xác định các mục tiêu cuộc đời và nghề nghiệp với kế hoạch thực hiện rõ ràng, sẵn sàng và kiên trì để đạt được các mục tiêu đó; muốn thành công trong nghề nghiệp kỹ thuật và rộng hơn là tinh thần khởi nghiệp để vươn tới những đỉnh cao trong kỹ thuật, công nghệ, sản xuất và kinh doanh sau khi tốt nghiệp. Qua đó người học cảm thấy yêu thích thực sự ngành nghề kỹ thuật đã chọn để theo học, hình thành động cơ học tập đúng đắn, xây dựng cho mình mục tiêu và những mơ ước nghề nghiệp, có kế hoạch học tập và hành động. 8 CHƯƠNG 1 KỸ THUẬT VÀ NHỮNG CƠ SỞ CỦA KỸ THUẬT GIỚI THIỆU 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. Kỹ thuật đã trở thành nhóm ngành đào tạo được nhiều sinh viên chọn lựa. Kỹ thuật bao gồm những hoạt động đòi hỏi kiến thức vững chắc về toán học và khoa học tự nhiên, áp dụng đồng thời những thông tin thu nhận được cả từ nghiên cứu, kinh nghiệm và thực hành.Nắm vững những cơ sở của kỹ thuật là tiền đề quan trọng cho người kỹ sư có được nền tảng vững chắc cho chuyên môn và nghề nghiệp sau này. MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG Giúp sinh viên có những hiểu biết cơ bản về lịch sử phát sinh và phát triển của kỹ thuật, các ngành nghề kỹ thuật, chân dung của người kỹ sư và nghề nghiệp của họ, kỹ thuật trong bối cảnh toàn cầu hóa và những thách thức trong tương lai. Từ những hiểu biết này sinh viên có thể: Biết cách và thực hiện tìm thông tin, phân biệt, trình bày tổng quát về các ngành kỹ thuật; Biết cách trình bày tóm tắt lý lịch của người kỹ sư, nghề nghiệp hiện tại và tương lai, .... Tiếp xúc với các chuyên gia, doanh nghiệp trong ngành kỹ thuật; Nhận ra và biết cách chuẩn bị trước các cơ hội và thách thức đối với người kỹ sư trong bối cảnh hội nhập và toàn cầu hóa; Nắm vững những cơ sở của kỹ thuật là tiền đề quan trọng cho người kỹ sư có được nền tảng vững chắc cho chuyên môn và nghề nghiệp sau này; Sinh viên cảm thấy thú vị, phấn khởi và yêu thích ngành nghề kỹ thuật. 1.1. LỊCH SỬ PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN 1.1.1. Định nghĩa kỹ thuật Kỹ thuật là một chuỗi hoạt động liên tục, nối tiếp, đổi mới bằng cách đứng trên 9 vai những người đi trước và cả chính chúng ta trong tương lai. Để có được cái nhìn sâu sắc cần thiết nhằm hiểu nhiều hơn về kỹ thuật, chúng ta có thể nhìn vào những câu chuyện lịch sử. Vào thời kỳ đầu, có một vài cải tiến kỹ thuật. Thời gian trôi qua, đổi mới xảy ra nhanh hơn. Cho đến hôm nay, các khám phá kỹ thuật được thực hiện hầu như hàng ngày. Tốc độ thay đổi hiện nay cho thấy tính cấp bách của sự hiểu biết về quá trình đổi mới. Lịch sử không chỉ để ghi nhớ tên và ngày tháng, mà còn ghi nhớ những sự kiện về con người. Những hiểu biết đạt được từ những câu chuyện về các kỹ sư đã phát triển mọi thứ như thế nào, từ các dụng cụ nhà bếp tói các thiết bị công nghệ cao. Các kỹ sư sẽ là những chuyên gia. Những chuyên gia này sẽ là các nhà lãnh đạo. Để lãnh đạo, chúng ta cần phải hiểu nguồn gốc nghề nghiệp của mình. Những câu chuyện về lịch sử cung cấp cho chúng ta những bài học từ những nhà cải cách tuyệt vời và xem cách họ giải quyết mọi mặt của vẩn đề ra sao. Việc học tập này rất có ích cho sự nghiệp của sinh viên, gọi ý cho họ những cơ hội phát triển để có thể trở thành một nhà lãnh đạo trong nghề nghiệp của mình. Nhiều chuyên gia được yêu cầu phải nắm vững lịch sử của kỹ thuật ngoài việc có bằng cấp. Các chuyên gia giỏi luôn tiếp tục học tập trong suốt sự nghiệp của họ. Đọc các bài báo, tạp chí và bài giảng chỉ đơn giản là nghiên cứu lịch sử. Thói quen này được xây dựng trên kiến thức nền tảng của lịch sử. Một nền tảng như vậy cung cấp cho các chuyên gia cơ hội tốt nhất để biết những gì họ cần để hiểu thêm về lĩnh vực của họ cũng như những thách thức sắp tới Nghiên cứu về lịch sử, tất nhiên, không chỉ giúp chúng ta tạo ra tương lai mới, mà còn giúp chúng ta hiểu những phẩm chất tốt đẹp từ quá khứ. Định nghĩa của kỹ thuật Ủy ban Kiểm định Kỹ thuật và Công nghệ (Accreditation Board for Engineering and Technology ABET), là ủy ban quốc gia thiết lập các tiêu chuẩn công nhận cho tất cả các chương trình kỹ thuật, cũng là một tổ chức kiểm định chất lượng các chương trình đào tạo có uy tín trong cộng đồng quốc tể, định nghĩa kỹ thuật như sau: 10 Kỹ thuật là nghề nghiệp, trong đó các tri thức nhận được thông qua học tập, trải nghiệm và thực hành những môn học về khoa học tự nhiên và toán học, được áp dụng để phát triển những phương pháp sử dụng hiệu quả các nguyên vật liệu và nguồn lực của tự nhiên nhằm mang lại lọi ích cho con người. Hiểu một cách đơn giản, kỹ thuật là việc sử dụng vật liệu tự nhiên và các nguồn lực tự nhiên vì lợi ích của nhân loại. Một giáo sư kỹ thuật đã nói rằng: mục đích của một kỹ sư là để giải thích sự phát triển và hoạt động của con người. Các môn học về kỹ thuật dạy chúng ta kỹ năng, nhưng lịch sử dạy chúng ta làm thế nào để giải thích chúng, chắt lọc ra những ưu và khuyết điểm của các giải pháp khác nhau đã từng có. Lịch sử giúp tạo mối quan hệ thân thiết để kết nối chúng ta với quá khứ và truyền cảm hứng trong tương lai. Một kiến thức vững chắc về lịch sử sẽ thay đổi cách học của chúng ta. Hành trình của kỹ thuật Các kỹ sư đã luôn luôn ảnh hưởng đến con người ở mọi giai đoạn của sự phát triển xã hội. Những gì được đề cập ở đây chỉ là phần nổi của tảng băng trôi khi nói đến sự đóng góp mà các kỹ sư đã thực hiện trong hành trình thúc đẩy sự tiến bộ của nhân loại mà chúng ta sẽ lướt qua sau đây. Văn hoá tiền sử Nếu nhìn vào định nghĩa về kỹ thuật được đưa ra bởi ABET, chúng ta sẽ nhận thấy một ý quan trọng: “... kiến thức toán học và các ngành khoa học tự nhiên được áp dụng ...”. Không nắm bắt được những cơ sở toán học thì không có kiến thức khoa học tự nhiên ngày nay. Người xưa đã thiết kế và đạt được các mục tiêu cần thiết bằng cách thử sai và trực giác. Họ đã tạo ra một số mũi giáo đầu tiên, có thể bị thất bại một vài lần, nhưng cuối cùng họ cũng hoàn thiện vũ khí để săn bắn và nuôi sống gia đình. Thông tin liên lạc và giao thông vận tải đã không tồn tại vào thời kỳ đó, nên có rất ít thông tin được trao đổi với những người ở những nơi xa xôi. Vì vậy họ chỉ biết khu vực nơi mình sinh sống. Những nhà cải cách ngày xưa cũng đã là những kỹ sư giỏi. Dù kỹ năng của họ còn hạn chế, nhưng họ đã tích lũy được nhiều kiến thức và kinh nghiệm bổ ích về nhiều mặt trong cuộc sống. Những thông tin nàỳ đã được ghi nhớ, lưu giữ, phát triển 11 và tồn tại lâu dài về sau này bằng cách ghi lại các ký hiệu và khắc các hình vẽ. Những giới hạn vật lý của các nền văn hóa thời tiền sử bao gồm: Không có ngôn ngữ viết; Ngôn ngữ nói hạn chế; Không có phương tiện đi lại; Không có những khái niệm về giáo dục hoặc phương pháp chuyên môn để khám phá những điều mới mẻ; Sống chỉ dựa vào thức ăn do hái lượm và săn bắn thú rừng bằng vũ khí nguyên thủy thô sơ. Thời đại máy tính Chúng ta đang sống trong thời đại thông tin. Với các công cụ như Internet, máy tính, tablet, điện thoại di động, hàng triệu câu trả lời luôn sẵn sàng cho những câu hỏi và thắc mắc của chúng ta. Con người đã đi lên Mặt trăng và đưa robot thu thập thông tin trên sao Hỏa. Vệ tinh đang thám hiểm những hành tinh mà chúng ta đã biết. Tốc độ, hoạt động không ngừng, đổi mới, sáng tạo, không bao giờ được ngồi yên là một phần của cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Tốc độ của lịch sử Tốc độ đổi mới đem lại nhiều điều thú vị. Nhìn lại lịch sử phát triển của kỹ thuật hàng ngàn năm qua, chúng ta có thể nhận ra rằng hiện nay tốc độ đổi mới nhanh chóng, dồn dập hơn nhiều so với quá khứ. Người xưa đã từng mất rất nhiều năm để hoàn thành những công việc mà con người ngày nay thực hiện trong một thời gian rất ngắn. Chúng ta dễ cảm thấy bực mình khi máy tính xử lý chậm chạp hơn so với những gì mong muốn. Trong đời sống hàng ngày, con người cảm thấy sao thời gian đi nhanh quá. Lời nói thường được lặp lại là: “Thôi nào có lên Không còn thời gian nữa”, trong khi ở thời quá khứ, có những lúc trải qua nhiều thập kỷ, người ta không đạt được tiến bộ công nghệ nào đáng chú ý. 1.1.2. Tổng quan về sự phát triển của kỹ thuật Nguồn gốc công nghệ có thể bắt đầu từ việc hái lượm và săn bắn từ xa xưa. Khi nhân loại tăng về số lượng, để nuôi sống, kiểm soát dân số đang ngày càng tăng 12 và an ninh lương thực, người ta phải cải tiến phương pháp và công cụ trong sản xuất nông nghiệp. Càng về sau này, con người đã thực hiện nhiều đổi mói và cải tiến để đạt năng suất cao hơn, tạo ra nhiều của cải hơn. Thời kỳ đầu của kỹ thuật Các nền tảng kỹ thuật đã được tạo lập với nỗ lực hết mình của tổ tiên chúng ta để tồn tại và cải thiện chất lượng cuộc sống của họ. Ngay từ đầu, họ quan sát môi trường sống, xung quanh và mong muốn nhìn thấy mọi thứ đẹp đẽ, sạch sẽ và ổn định hơn. Họ tìm cách cải thiện bữa ăn bằng cách săn thú trong rừng và bắt cá dưới nước. Họ đã tìm ra cách thức để có nơi ở tốt hơn cho gia đình. Thế rồi cuộc sống càng ngày càng trở nên phức tạp hơn. Các hộ gia đình tập hợp lại đã tạo nên những khu vực sinh sống rộng lớn hơn, hình thành nhu cầu mở rộng địa bàn cư trú và đã xảy ra tranh giành quyền lực, đánh chiếm đất đai của các bộ lạc lân cận. Tất cả các công việc ấy đều có liên quan đến các công cụ. Vì vậy, đổi mới kỹ thuật và công cụ là cần thiết để thúc đẩy phát triển nhằm đem lại lợi ích cho họ. Kỹ thuật xây dựng Kỹ thuật xây dựng là một đặc trưng quan trọng của công nghệ, đã có những bước phát triển dài với các công trình xây dựng nổi tiếng đến tận ngày nay ở Ai Cập, Mesopotami, Ý, Trung Quốc, ... Các công trình này giủp chúng ta hiểu biết về lịch sử phát triển của kỹ thuật. Các kim tự tháp ở Ai Cập Các công trình có hình kim tự tháp được xây dựng ở nhiều nền văn minh. Các kim tự tháp nổi tiếng nhất là các kim tự tháp Ai Cặp, được xây dựng bằng gạch hay đá. Ngành khảo cổ học cho rằng chúng được xây lên để làm lăng mộ cho các pharaoh. Đại kim tự tháp Giza là một trong những cái lớn nhất ở Ai Cập và trên thế giới. Nó và hai kim tự tháp nhỏ hơn, Khafra và Menkaura, là một trong Bảy kỳ quan thế giới, và là kỳ quan duy nhất còn tồn tại đến ngày nay. Người Ai Cập cổ đại dùng vàng chụp lên đỉnh các kim tự tháp và ốp các mặt ngoài bằng đá vôi trắng đánh bóng, dù nhiều tấm đá như vậy đã bị lấy đi sử dụng vào mục đích khác hoặc đã rơi mất trong lịch sử hàng nghìn năm của kim tự tháp. 13 Hình 1.1. Đại kim tự tháp Giza Hình 1.2. Đại kim tự tháp Khafra Các ngôi đền ờ Hy Lạp Hình 1.3. Đề thờ Parthenon ở Athens Parthenon là một ngôi đền thờ thần Athena, được xây dựng vào thế kỷ 5 trước 14 Công nguyên ở Acropolis. Đây là công trình xây dựng nổi tiếng nhất cồn lại của Hy Lạp cổ đại, và đã được ca ngợi như là thành tựu của kién trúc Hy Lạp. Các điêu khắc trang trí của ngôi đền bằng đá cẩm thạch (marble) trắng, được coi như là đinh cao của nghệ thuật Ai Cập cổ đại. Đền Parthenon là biểu tượng của sự kết thúc Hy Lạp cổ đại và của nền dân chủ Athena, và được đánh giá như là một trong những công trình văn hóa vĩ đại nhất thế giới. Vào thế kỷ thứ ba, các kỹ sư La Mã đã xây dựng một hệ thống đường hầm và bể chứa để đưa nước tới thành phố Aspendos, Thổ Nhĩ Kỳ ngày nay. Aspendos là một trung tâm thương mại lớn của đế chế La Mã ở bán đảo Tây Á do nó nằm ở ngã tư của những tuyến đường quan ứọng, có sông thông ra Địa Trung Hải. Người ta đã cố gắng tìm hiểu hệ thống dẫn nước của thành phố Aspendos bằng cách tính toán cơ chế nước có thể chảy qua hệ thống. Một đường ống, được xây dựng từ các khối đá có lỗ rộng 30 cm, mang nước từ một cống dẫn qua một thung lũng dài l,5km. Nó chạy xuống sườn phía bắc và đi qua nền thung lũng trước khi đi lên sườn phía nam. Tại đây, nước được chứa trong một bồn lớn để cung cấp cho thành phố. Hệ thống dẫn nước tới phía bắc cao hơn bồn chứa ở phía nam. Do đố, độ dốc đẩy nước đi qua ống. Tuy nhiên, trên đường đi qua thung lũng, hai tháp đá hình vòng cung làm cho đường ống đi lên rồi lại đi xuống. Tại sao các kỹ sư La Mã lại xây dựng những rào cản này? Người ta tính toán rằng tháp vòng cung chia hệ thống dẫn nước thành 3 chặng ngắn hơn, giảm lượng bùn loãng nguyên nhân có thể làm cho việc cung cấp nước bị gián đoạn hoặc thậm chí làm hỏng ống dẫn. Các nhà nghiên cứu cũng cố những manh mối về một bí mật thứ hai. Vitruvius nói rằng chìa khoá dẫn tới sự thành công của hệ thống dẫn nước là những lỗ nhò, rộng khoảng 3cm ở trong một số khối đá làm đường ống. Họ đã làm thí nghiệm trên một mô hình nhỏ và kết luận các lỗ nhỏ đó có lẽ làm giảm sự chuyển động không đều của dòng chảy bằng cách để cho nước và không khí thoát ra. Các nhà nghiên cứu cũng cho rằng hoạt động của đường ống dẫn nước có lẽ phụ thuộc vào kết cấu của thành ống dẫn. Nếu chúng quá nhẵn, các con sóng lớn sẽ hình thành khi đường ống được mở để làm đầy bồn chứa. Nếu quá thô, lực ma sát hạn chế tốc độ dòng chảy. 15 1.4. Hệ thống dẫn nưóc ở La Mã Vạn lý trường thành Hình 1.5. Vạn lý trường thành Trung Quốc Vạn Lý Trường Thành (có nghĩa là Thành dài vạn lý) là bức tường thành nổi tiếng của Trung Quốc liên tục được xây dựng bằng đất và đá từ thế kỷ 5 TCN cho tói thế kỷ 16, để bảo vệ Đế quốc Trung Quốc khỏi những cuộc tấn công của người Mông cổ, người Turk, và những bộ tộc du mục khác đến từ những vùng hiện thuộc Mông cổ và Mãn Châu. Một số đoạn tường thành được xây dựng từ thế kỷ thứ 5 TCN, trong đó nổi tiếng nhất là phần tường thành do Hoàng đế đầu tiên của Trung Quốc là Tần Thủy Hoàng ra lệnh xây từ năm 220 TCN và 200 TCN, nằm ở phía bắc xa hơn phần Vạn Lý Trường Thành hiện nay của Trung Quốc xây dưới thời nhà Minh, và hiện chỉ còn sót lại ít di tích. 16 Bức thành trải dài 6.352 km, từ Sơn Hải Quan trên bờ biển Bột Hải ở phía đông, tại giới hạn giữa Trung Quốc bản thổ (đất Trung Quốc gốc) vàMãn Châu, tới Lop Nur ở phần phía đông nam Khu tự trị người Duy Ngô Nhĩ tại Tân Cương. 1.1.3. Các thời đại của phát triển kỹ thuật  Trên thế giới:  Năm 1200 (trước công nguyên) đến năm 1 (sau công nguyên): Chất lượng sắt rèn được cải thiện. Gươm (kiếm) được chế tạo hàng loạt. Các tường thành được xây dựng hoàn hảo. Người Hy Lạp phát triển công nghệ chế tạo. Archimedes giới thiệu toán học ở Hy Lạp. Bê tông được dùng để xây các cầu, đường và kênh dẫn nước ở La Mã.  Năm 1 đến năm 1000 (sau công nguyên): Người Trung Hoa phát triển các nghiên cứu về toán học. Thuốc súng được hoàn thiện. Bông và tơ lụa được sản xuất.  Năm 1000 đến năm 1400: Công nghiệp tơ lụa và thủy tinh tiếp tục phát triển. Nhà toán học thời trung cổ Leonardo Fibonacci (11701240) viết quyển sách đại số đầu tiên ở phương Tây.  Năm 1400 đến năm 1700: Georgius Agricola có một luận án về khai thác mỏ và luyện kim, được công bố sau khi ông qua đời. Federigo Giambelli chế tạo bom lần đầu tiên được sử dụng để chống lại các lực lượng Tây Ban Nha, bao vây Antwerp, Bỉ. Bồn cầu đầu tiên được phát minh tại Anh. Galileo tạo ra một loạt kính viễn vọng và quan sát các hành tinh quay quanh mặt trời. Sử dụng rãnh tiêu nước và cối xay gió, Jan Adriaansz Leeghwater hoàn thành hệ thống thoát nước của hồ Beemster, dự án lớn nhất của loại hình này ở Hà Lan 17 (17.000 mẫu Anh). Otto von Guerick lần đầu tiên chứng minh sự tồn tại của chân không. Issac Newton xây dựng kính thiên văn phản xạ đầu tiên. Nhân văn và khoa học lần đầu tiên được phân biệt là hai lĩnh vực rõ ràng riêng biệt. Định luật khí của Boyle (xác định áp suất thay đổi tỉ lệ nghịch với thể tích) được giới thiệu lần đầu tiên. Leibniz phát minh ra một máy tính thực hiện phép tính nhân và chia.  Năm 1700 đến năm 1800: Cách mạng công nghiệp bắt đầu ở Châu Âu. James Watt phát minh động cơ hơi nước đầu tiên. Hiệp hội kỹ sư (một tổ chức nghề nghiệp kỹ thuật) được thành lập ở Luân Đôn. Toà nhà đầu tiên được xây dựng hoàn toàn bằng gang đúc ở Anh Quốc. Hình 1.6. Động cơ hơi nước do James Watt phát minh  Năm 1800 đến năm 1825: Tự động hóa máy móc được thực hiện đầu tiên ở Pháp. Đầu máy xe lửa cho đường sắt đầu tiên được thiết kế và chế tạo. 18 Các ký hiệu hoá học được bắt đầu sử dụng, như các ký hiệu đang dùng ngày nay (Au, He, ...). Điện tín có dây bắt đầu được phát triển.  Năm 1825 đến năm 1875: Bê tông cốt thép lần đầu tiên được sử dụng. Vật liệu nhựa tổng hợp đầu tiên được chế tạo. Bessemer phát triển quy trình công nghệ chế tạo thép bền hơn với số lượng lớn. Giếng khoan dầu đầu tiên được đưa vào sản xuất ở Pennsylvania. Máy đánh chữ được hoàn thiện.  Năm 1875 đến năm 1900: Alexander Graham Bell phát minh điện thoại tại Mỹ. Thomas Edison phát minh bóng đèn và máy hát. Gottlieb Daimler phát triển động cơ xăng. Karl Benz giới thiệu xe hơi. Hình 1.7. Động cơ Gottlieb Daimler  Năm 1900 đến năm 1925: Anh em nhà Wright hoàn thành chuyến bay đầu tiên xuyên Đại Tây Dương. Ford phát triển động cơ diesel đầu tiên. Đường bay thương mại đầu tiên từ Paris đi London. 19 Detroit trở thành trung tâm của ngành công nghiệp ô tô (cho đến ngày nay).  Năm 1925 đến năm 1950: John Logie Baird phát minh ti vi đầu tiên. Xe vw Beetle được đưa vào sản xuất. Bom nguyên tử đầu tiên được sử dụng. Transistor được phát minh.  Năm 1950 đến năm 1975: Máy tính được giới thiệu ra thị trường và trở nên thông dụng vào năm 1960. Liên Xô lần đầu tiên phóng vệ tinh nhân tạo Sputnik I vào không gian. Vệ tinh truyền thông đầu tiên Telstar được đưa vào không gian. Hoa Kỳ hoàn thành việc đưa người lên mặt trăng lần đầu tiên.  Năm 1975 đến năm 1990: Máy bay siêu thanh Concord thực hiện chuyến bay lần đầu tiên từ châu Âu sang Hoa Kỳ. Tàu con thoi Columbia được tái sử dụng cho du hành không gian. Lần đầu tiên tim nhân tạo được cấy ghép thành công.  Năm 1990 đến nay: Robot du hành trên Sao Hỏa. Đường hầm dưới biển nối liền Anh và Pháp được hoàn thành. Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) được sử dụng trong dự báo thời tiết và nhiều thiết bị dân dụng khác (máy tính, điện thoại di động, v.v.).  Việt Nam:  Thời đại đồ đá (15000 18000 TCN): Các công cụ bằng đá. Đồ trang sức được chạm trổ khá tinh vi. Vũ khí bằng đá chưa mài nhọn, chưa có cạnh sắc.  Thời đại đồ đồng (3000 TCN): Các công cụ bằng đồng. Đồ trang sức được chạm trổ khá tinh vi. Vũ khí bằng đồng được mài nhọn, cạnh sắc. 20  Thời đại đồ sắt (1200 TCN): Các công cụ bằng sắt. Đồ trang sức được chạm trổ khá tinh vi. Vũ khí bằng sắt được mài nhọn, cạnh sắc. Thời kỳ này có trống đồng với họa tiết hoa văn tinh xảo. Hình 1.8. Họa tiết trống đồng Đông Sơn  Thế kỷ 11 (Năm 1001 đến năm 1100): Công trình kiến trúc chùa, tháp với mái nhọn, hình rồng. Công trình kiến trúc nổi bật: chùa Một Cột, chùa Nhất Trụ. Ngoài ra còn có các lăng tẩm của vua chúa. Hình 1.9. Chùa một cột 21 1.1.4.Các nhà kỹ sư công nghệ và công trình kỹ thuật tiêu biểu  Trên thế giới:  Leonardo Da Vinci 1.10. Leonardo Da Vinci Leonardo di ser Piero da Vinci sinh ngày 15 tháng 4 năm 1452 tại Anchiano, Ý và mất ngày 2 tháng 5 năm 1519 tại Amboise, Pháp. Ông là họa sĩ, nhà điêu khắc, kiến trúc sư, nhạc sĩ, bác sĩ, kỹ sư, nhà giải phẫu, nhà sáng tạo và là một nhà triết học tự nhiên. Ông được coi là một thiên tài toàn năng người Ý. Tên thành phố Vinci, nơi sinh của ông, nằm trong lãnh thổ của tỉnh Firenze, cách thành phố Firenze 30 km về phía Tây, gần Empoli, cũng là họ của ông. Người ta gọi ông ngắn gọn là Leonardo vì da Vinci có nghĩa là đến từ Vinci, không phải là họ thật của ông. Tên khai sinh là Leonardo di ser Piero da Vinci có nghĩa là Leonardo, con của Ser Piero, đến từ Vinci. Ông nổi tiếng với những bức hoạ cổ điển của mình như bức Mona Lisa, bức Bữa ăn tối cuối cùng. Ông là người có những ý tưởng vượt trước thời đại của mình, đặc biệt là sự sáng chế máy bay trực thăng, xe tăng, dù nhảy, sự sử dụng hội tụ năng lượng mặt trời, máy tính, sơ thảo lý thuyết kiến tạo địa hình, tàu đáy kép, cùng nhiều sáng chế khác. 22 Một vài thiết kế của ông đã được thực hiện và khả thi trong lúc ông còn sống, ứng dụng khoa học trong chế biến kim loại và trong kỹ thuật ở thời đại Phục hưng còn đang ở trong thời kỳ trứng nước. Thêm vào đó, ông có đóng góp rất lớn vào kiến thức và sự hiểu biết trong giải phẫu học, thiên văn học, xây dựng dân dụng, quang học và nghiên cứu về thủy lực. Những sản phẩm lưu lại trong cuộc đời ông chỉ còn lại vài bức hoạ, cùng với một vài quyển sổ nháp tay (rơi vãi trong nhiều bộ sưu tập khác nhau các sáng tác của ông), bên trong chứa đựng các ký hoạ, minh hoạ về khoa học và bút ký. Hình 1.11. Súng bắn tên Hình 1.12. Súng máy 23 Hình 1.13. Máy bay  Johannes Gutenberg Johannes Gutenberg (sinh vào khoảng năm 1390, mất ngày 3 tháng 2 năm 1468), là một công nhân đồng thời là một nhà phát minh người Đức. Ông trở nên nổi tiếng vì phát minh ra phương pháp in dấu vào những năm 1450. Gutenberg sinh ở Mainz, nước Đức. Ông là con trai của một thương gia tên là Friele Gensfleisch zur Laden. Người cha của Gutenberg đã lấy zum Gutenberg là nơi họ đã sống lúc đó để đặt tên cho ông. Hình 1.14. Gutenberg và máy in 24 Gutenberg đã phát minh ra một loại hợp kim dùng cho việc in ấn; mực; cách cố định chữ in (chữ kim loại) rất chính xác; và một loại máy in mới. Nhiều người cho rằng Gutenberg đã phát minh ra loại bản in mẫu trượt ở châu Âu, nhưng thực ra nó đã được phát minh ra ở Triều Tiên trước đó. Trước khi kiểu mẫu trượt ra đời người ta dùng phương pháp in khối, các thợ in đã in cả trang từ một bản bằng kim loại hoặc gỗ. Với loại in trượt, người thợ in làm các chữ (A, B, c ...) từ một miếng kim loại hoặc gỗ có thể sừ dụng lại nhiều lần trong các từ khác nhau. Việc kết hợp chúng với nhau trong các phát minh của Gutenberg làm việc in được thực hiện nhanh chóng. Trong thời kỳ Phục hưng ở châu Âu, đã có sự bùng nổ thông tin trong một khoảng thời gian ngắn. Người ta đã in ra rất nhiều những quyển sách mới.  Steve Jobs Steve Paul Jobs (24021955 05102011) là doanh nhân và nhà sáng chế người Mỹ. Ông là đồng sáng lập viên, chủ tịch, và cựu tổng giám đốc điều hành của hãng Apple, là một trong những người có ảnh hưởng lớn nhất ở ngành công nghiệp vi tính. Trước đây ông từng là tổng giám đốc điều hành của xưởng phim hoạt hình Pixar; sau đó trở thành thành viên trong ban giám đốc của công ty Walt Disney năm 2006, sau khi Disney mua lại Pixar. Ông được công nhận là người điều hành sản xuất của bộ phim Toy Story (1995). Hình 1.15. Steve Jobs và điện thoại iPhone đầu tiên Cuối những năm 1970, Steve Jobs cùng nhà đồng sáng lập Apple Steve Wozniak, Mike Markkula và một số người khác, thiết kế, phát triển và đưa ra thị 25 trường một trong những dòng máy tính cá nhân thành công thương mại đầu tiên, dòng Apple II. Đầu những năm 1980, Jobs là một trong những người đầu tiên nhìn thấy tiềm năng thương mại của giao diện người dùng điều khiển đồ họa bằng cách sử dụng chuột dẫn đến việc ra đời Macintosh. Sau khi thất bại trong một cuộc đấu tranh quyền lực với ban giám đốc vào năm 1984, Jobs rút khỏi Apple và sáng lập NeXT, một công ty phát triển nền tảng máy tính chuyên về giáo dục và kinh doanh cao hơn. Việc Apple mua lại NeXT vào năm 1996 đã đưa Steve Jobs trở lại công ty mà ông là đồng sáng lập, sau đó làm việc ở đó trong vai trò tổng giám đốc điều hành từ năm 1997 cho đến năm 2011. Năm 1986, ông mua lại bộ phận đồ họa vi tính của công ty Lucasĩilm, sau đó tách ra thành hãng phim hoạt hình Pixar. Ông vẫn là tổng giám đốc điều hành và cổ đông lớn nắm 50,1% cổ phần của Pixar cho đến khi hãng Walt Disney mua lại vào năm 2006. Do đó Jobs trờ thành cổ đông cá nhân lớn nhất nắm 7% cổ phần và là thành viên của Hội đồng quản trị của Disney. Quá trình hoạt động kinh doanh của Steve Jobs đã đóng góp nhiều cho các hình ảnh biểu tượng mang phong cách riêng, nhà doanh nghiệp tiêu biểu của Thung lũng Silicon, nhấn mạnh tầm quan trọng của thiết kế và hiểu biết vai trò thiết yếu của tính thẩm mỹ trong việc thu hút cồng chúng. Công việc cùa ông thúc đẩy sự phát triển của các sản phẩm mà chức năng và tính thanh lịch của chúng đã thu hút nhiều người ủng hộ hết mình. Ngày 24 tháng 8 năm 2011, Steve Jobs tuyên bố từ chức tổng giám đốc điều hành của Apple. Trong thư từ chức, Jobs mạnh mẽ gửi gắm rằng Tim Cook là người kế nhiệm ông. Do yêu cầu này, Jobs được bổ nhiệm làm chủ tịch hội đồng quản trị của Apple. Ngày 5 tháng 10, 2011, Apple loan tin Steve Jobs đã qua đời ở tuổi 56.  Việt Nam  GS.VS. Trần Đại Nghĩa Giáo sư, Viện sĩ Trần Đại Nghĩa (19131997) là một kỹ sư quân sự, một nhà khoa học lớn, cũng là một nhà quản lý khoa học kỹ thuật cấp cao, cha đẻ của ngành công nghiệp quốc phòng Việt Nam. Ông tên thật là Phạm Quang Lễ, sinh ngày 13 tháng9 năm 1913 trong một gia đình nhà giáo nghèo tại xã Chánh Hiệp, huyện Tam Bình, tỉnh Vĩnh Long. Giữa 26 năm1933, Phạm Quang Lễ đã thi đỗ đầu hai bằng tú tài: Tú tài Việt và Tú tài Pháp. Hình 1.16. GS.VS. Trần Đại Nghĩa Năm 1935, ông đi du học Pháp và tốt nghiệp kỹ sư và cử nhân toán học tại các trường: Đại học Bách khoa Paris, Đại học Mỏ, Đại học Điện, Đại học Sorbonne, Đại học cầu đường Paris. Sau đó ông ở lại Pháp làm việc tại Viện nghiên cứu máy bay. Năm 1942, ông sang Đức làm việc trong xưởng chế tạo máy bay và Viện nghiên cứu vũ khí. Tháng 5 năm 1946, Chủ tịch Hồ Chí Minh qua Pháp thương thuyết với Bộ trưởng Thuộc địa Marius Moutet. Ông cùng với kỹ sư luyện kim Võ Quý Huân, bác sĩ Trần Hữu Tước theo Hồ Chủ tịch về nước, tham gia tổ chức, chế tạo vũ khí cho quân đội tại núi rừng Việt Bắc. Ngày 5 tháng 12 năm đó, Hồ Chí Minh đặt tên mới cho ông là Trần Đại Nghĩa và trực tiếp giao cho ông làm Cục trưởng Cục Quân giói (nay là Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng Việt Nam), năm 1948 phong quân hàm Thiếu tướng, Giám đốc Nha nghiên cứu Quân giới (nay là Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự), Bộ Tổng tư lệnh Quân đội. Trong quân đội ông từng giữ các chức vụ: Cục trưởng Cục pháo binh, Phó chủ nhiệm Tổng cục Hậu cần, Phó Chủ nhiệm Tổng cục Kỹ thuật. Sau đó ông chuyển sang lĩnh vực dân sự giữ chức: Thứ trưởng Bộ Công thương, Thứ trưởng Bộ Công nghiệp nặng, ủy viên ủy ban Khoa học Nhà nước, Chủ 27 nhiệm ủy ban Kién thiết Cơ bản Nhà nước, Chủ nhiệm ủy banKhoa học và Kỹ thuật Nhà nước, Viện trưởng Viện Khoa học Việt Nam, Chủ tịch đầu tiên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kĩ thuật Việt Nam (nhịệm kỳ 19831988), Hiệu trưởng đầu tiên Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại biểu Quốc hội khoá II, III. Ông được phong quân hàm Thiếu tướng trong đợt đầu tiên năm 1948. Ông đã được trao tặng Huân chương Hồ Chí Minh và danh hiệu Anh hùng Lao động (tại Đại hội Anh hùng, chiến sĩ thi đua toàn quốc đầu tiên năm 1952). Ngày 6 tháng 3 năm 1956, Bộ trưởng Giáo dục quốc gia Nguyễn Văn Huyên ký Nghị định số 147NĐ về việc thành lập Trường Đại học Chuyên nghiệp Bách khoa và ông được bổ nhiệm làm giám đốc. Năm 1996, ông được Nhà nước Việt Nam trao tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh đợt 1 về Cụm công trình nghiên cứu và chỉ đạo kỹ thuật ché tạo vũ khí (Bazooka, súng không giật, đạn bay) trong thời kỳ kháng chiến chống Pháp 19451954. Các công trình nghiên cứu của ông được quốc tế đánh giá cao, được ứng dụng rộng rãi trong Quân đội Nhân dân Việt Nam và là nỗi kinh hoàng của quân đội đối phương. Năm 1966, ông được bầu làm Viện sĩ nước ngoài của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. Những năm cuối đời, ông cùng gia đình trở về quê hương miền Nam, sinh sống tại quận Phú Nhuận, Thành phố Hồ Chí Minh.Ông mất vào ngày 9 tháng 8 năm 1997.  GS.TS. Võ Đình Tuấn GS.TS. Võ Đình Tuấn (sinh 11 tháng 4 năm 1948) là một nhà khoa học, nhà sáng chế người Mỹ gốc Việt đã có 32 bằng phát minh và sáng chế trong các lĩnh vực môi trường, sinh học và y học tại Mỹ. Ông được Creators Synectics, một công ty tư vấn kinh doanh toàn cầu, đánh giá xếp hạng 43100 trong danh sách 100 thiên tài đương thời thế giới (năm 2008) và được Cơ quan Phát minh và Thương hiệu Hoa Kỳ công nhận là một trong 4 nhà khoa học gốc châu Á Thái Bình Dương có phát minh lớn cho nước Mỹ nhân dịp tháng của người gốc châu Á Thái Bình Dương (năm 2002). Ông sinh ở Nha Trang, Việt Nam và giống như nhiều nhà phát minh khác, bắt đầu tự làm các đồ chơi cho mình khi còn nhỏ. Dưới sự khuyến khích của cha, ông đi 28 theo con đường học tập để trở thành một nhà khoa học. Hình 1.17. GS.TS. Võ Đình Tuấn Năm 17 tuổi, ông du học tại Thụy Sĩ và tốt nghiệp Cử nhân vật lý năm 1971 tại Trường Bách khoa liên bang Lausanne. Vào thời gian này, các cuộc biểu tình của sinh viên (hay được gọi là cách mạng sinh viên) diễn ra mạnh mẽ ở châu Âu đã tác động mạnh đến ông, tạo cho ông sự hứng thú trong các lĩnh vực có liên quan đến sự sống. Ông tiếp tục học và đến năm 1975 ông lấy được bằng Tiến sĩ Lý Hóa Sinh tại Viện Kỹ thuật liên bang Zurich. Từ năm 1975, ông sang Hoa Kỳ định cư. Năm 1977, ông gia nhập Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL) tại Oak Ridge, Tennessee như là một khoa học gia đồng sự, và sau cùng là một khoa học gia chính, một trong những vinh dự lớn nhất dành cho một khoa học gia tại ORNL, vào năm 1994 đồng thời được nhận danh hiệu Nhà phát minh. Nhờ những thành tựu của mình trong lĩnh vực quang sinh học thời gian này, ông trở thành biên tập viên cho Tạp chí Quang Sinh học (Journal of Biomedical Optics). Ông tiếp tục làm việc và đến năm 2003, ông trở thành giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Lý Sinh Quang tử cao cấp (Center for Advanced Biomedical Photonics) của ORNL. Cùng một thời gian ông còn giữ rất nhiều chức vụ ở nhiều đại học, biên tập viên cho nhiều tạp chí khoa học chuyên đề về quang họcsinh học và chủ tịch của nhiều tổ chức khoa học khác nhau. Năm 2006, ông trở thành giám đốc Viện Quang tử Fitzpatrick của Đại học Duke. 29 Phát minh đầu tiên của Võ Đình Tuấn (1987) là một loại băng rất nhỏ và dễ sản xuất hàng loạt, dùng để gắn vào áo của công nhân khi họ làm việc trong những môi trường có nguy cơ cao, nhằm ghi lại các thông số của loại chất độc hại mà họ bị mắc phải trong quá trình lao động. Sau buổi lao động miếng băng dán này sẽ được quét qua kính quang học, nó chỉ cần 11 giây để báo cho biết ngay công nhân mang nó bị ngộ độc ở mức độ nào và chữa chạy ngay mà không cần phải đưa vào bệnh viện để tốn thêm thời gian lấy máu, nước tiểu để xét nghiệm. Trong lĩnh vực y tế, ông phát minh các hệ thống dò tìm các ADN bị thương tổn, tiểu đường và ung thư. Tất cả các phát minh của ông đều dựa vào phương pháp Tia sáng đồng hành (synchronous luminesence) mà ông đã nghiên cứu trước đó; bởi vì các dữ liệu về sức khỏe được ghi lại, được đọc qua tia laser và sợi quang học: sức khòe của bệnh nhân sẽ có thể được kiểm tra không cần các biện pháp y tế kinh điển như là lấy mẫu xét nghiệm, và được ghi nhận là có thể làm thay đổi hoàn toàn quy trình chẩn bệnh ung thư trước kia. Các phát minh này đem về cho ông mười bằng sáng ché, tất cả đã được mua lại bởi nhiều công ty y tế và môi trường, được sử dụng bởi nhiều tổ chức nghiên cứu như Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ và rất nhiều bệnh viện tại Hoa Kỳ. Ông tiếp tục nghiên cứu, và vào năm 1992, ông phát minh một hệ thống lưu trữ quang học (SERODS) dùng trong các bộ nhớ máy tính, cơ sở dữ liệu y tế và cả NASA cũng dùng hệ thống này cho vệ tinh nhân tạo của mình. Trong năm 1994, ông đạt một thành công rất lớn trong việc chế tạo một hệ thống phát hiện ung thư bằng quang học. Ông vẫn tiếp tục nghiên cứu và tới nay đã giữ 32 bằng sáng chế trong nhiều lĩnh vực khác nhau và một loạt các nghiên cứu khác. Gần đây nhất, ông được bầu chọn làm thành viên của Viện Kỹ thuật Y tế và Sinh học Hoa Kỳ. Ông có khá nhiều giải thưởng, các giải thưởng đáng chú ý nhất là: năm giải thưởng Nghiên cứu Phát triển (RD) vào các năm 1981, 1987, 1992, 1994 và 1996. 1.1.5. Một số ngành kỹ thuật truyền thống  Kỹ thuật hàng không Kỹ thuật hàng không (aerospace engineering) liên quan đến các ứng dụng kỹ thuật trong những lĩnh vực khoa học hàng không (aeronautics) và du hành không gian 30 (astronautics).  Kỹ thuật nông nghiệp Kỹ thuật nông nghiệp tập trang nghiên cứu về: Đất và nước. Môi trường. Điện năng và quá trình tạo ra điện. Kỹ thuật thực phẩm. Năng lượng và máy móc.  Kỹ thuật hoá học Kỹ thuật hoá học ứng dụng hoá học vào các quá trình công nghiệp như quá trình sản xuất hóa chất, xi măng, sơn, dầu bôi trơn, V.V..  Kỹ thuật xây dựng Kỹ thuật xây dựng tập trung vào các vấn đề về kết cấu như: Cầu và đường. Toà nhà cao tầng. Nhà máy công nghiệp, nhà máy điện. Cầu cảng, bến phà, đường sắt. Đường ống, trạm gas, kênh đào.  Kỹ thuật máy tính và kỹ thuật điện Ngày nay, hoạt động kinh doanh trên thế giới luôn xoay quanh máy tính và việc sử dụng máy tính đang không ngừng gia tăng. Kỹ thuật điện là nhánh lớn nhất trong các ngành kỹ thuật liên quan đến: Hệ thống truyền thông. Máy tính và điều khiển tự động. Sản xuất và truyền tải điện năng. Các ứng dụng trong công nghiệp.  Kỹ thuật công nghiệp Kỹ sư công nghiệp thiết kế, triển khai và cải tiến các hệ thống liên kết con người, vật tư và thiết bị nhằm nâng cao năng suất, hiệu suất và hiệu quả.  Kỹ thuật cơ khí 31 Là ngành kỹ thuật ứng dụng các khoa học cơ bản và khoa học tự nhiên để phân tích, thiết kế, chế tạo và bảo trì các dụng cụ, máy móc và các hệ thống cơ khí. 1.2. CÁC NGÀNH KỸ THUẬT 1.2.1. Các khái niệm mở đầu Kỹ sư sản xuất ra những thứ ảnh hưởng đến chúng ta mỗi ngày. Họ phát minh, thiết kế, phát triển, chế tạo, kiểm tra, bán, cung cấp các sản phẩm và các dịch vụ cải thiện đời sống của con người. Tuy nhiên, các sinh viên ban đầu thường cảm thấy khó khăn trong việc hiểu chính xác những gì người kỹ sư làm và xác định sự phù hợp của bản thân với các cơ hội nghề nghiệp rộng lớn của người kỹ sư. Các lý lẽ thường làm cho sinh viên quan tâm đến ngành kỹ thuật bao gồm: Giỏi về toán học và khoa học tự nhiên; Được tư vấn từ thầy cô trung học; Có người thân là kỹ sư; Được biết rằng ngành kỹ thuật có thể mang lại nhiều cơ hội việc làm; Được biết rằng ngành kỹ thuật có mức lương khởi điểm cao. Các lý lẽ này có phần họp lý, nhưng chưa đủ để hiểu biết vững chắc về kỹ thuật. Những thứ thực sự quan trọng đối với các sinh viên là họ phải hiểu những gì mà ngành nghề đòi hỏi. Tất cả chúng ta đều có những điểm mạnh, việc tìm được cơ hội để có thể sử dụng những điểm mạnh của bản thân chính là chìa khóa cho một nghề nghiệp tương lai. Mục đích của chương này là cung cấp thông tin về một số ngành kỹ thuật để giúp sinh viên tìm ra được một lựa chọn thích hợp. Chúng ta sẽ khám phá vai trò của kỹ sư, những chức năng, công việc đảm nhận trong các ngành kỹ thuật khác nhau. Kỹ sư và nhà khoa học Để hiểu rõ hơn những gì các kỹ sư làm, chúng ta hãy đối chiếu vai trò của các kỹ sư với những lĩnh vực liên quan chặt chẽ của các nhà khoa học. Nhiều sinh viên tiếp cận cả hai lĩnh vực với lý do tương tự nhau: giỏi toán và khoa học tự nhiên ở trường trung học. Đây là điều kiện tiên quyết cho cả hai lĩnh vực, nhưng chưa đủ để xác định và lựa chọn nghề nghiệp kỹ sư hay nhà khoa học. 32 Sự khác biệt chính giữa người kỹ sư và nhà khoa học là ở đối tượng công việc của mỗi người. Các nhà khoa học tìm kiếm câu trả lời cho các câu hỏi công nghệ để có được một kiến thức về lý do tại sao một hiện tượng xảy ra. Kỹ sư cũng tìm kiếm câu trả lời cho các câu hỏi công nghệ, nhưng luôn luôn đi kèm với một ứng dụng trong suy nghĩ của họ. Theodore Von Karman, một trong những người đi tiên phong trong công nghiệp hàng không vũ trụ của Mỹ, đã nói rằng: “Các nhà khoa học tìm hiểu những cái đã có, các kỹ sư tạo ra những cái chưa có”. Nói chung, nhà khoa học khám phá ra sự vật hoặc thu được kiến thức mới. Họ luôn luôn hỏi: “Tại sao”. Họ quan tâm đến sự tiến bộ từ nền tảng kiến thức mà chúng ta có được trong một lĩnh vực cụ thể. Câu trả lời họ tìm kiếm có thể là một lý thuyết trừu tượng về thiên nhiên, ví dụ: hiểu biết về sự bắt đầu của vũ trụ hay thực tế hơn, ví dụ: phản ứng của vi rút với một loại thuốc mới. Người kỹ sư cũng hỏi “Tại sao”, nhưng là về những vấn đề sản xuất một sản phẩm hoặc tạo ra một dịch vụ. Người kỹ sư luôn nghĩ về những ứng dụng khi mà họ hỏi “Tại sao”. Người kỹ sư luôn phải quan tâm đến các vấn đề như: các yêu cầu của một sản phẩm, giá thành chế tạo của sản phẩm, các tác động của sản phẩm đến xã hội và môi trường. Các nhà khoa học và kỹ sư làm việc trong nhiều lĩnh vực và ngành nghề giống nhau, nhưng có vai trò khác nhau. Ví dụ như: Các nhà khoa học nghiên cứu các hành tinh trong hệ mặt trời để hiểu chúng; các kỹ sư nghiên cứu các hành tinh để họ có thể thiết kế một tàu vũ trụ hoạt động được trong môi trường đó. Các nhà khoa học nghiên cứu cấu trúc nguyên tử để hiểu bản chất của vật chất; các kỹ sư nghiên cứu cấu trúc nguyên từ để chế tạo các bộ vi xử lý nhỏ và nhanh hơn. Các nhà khoa học nghiên cứu hệ thần kinh con người để hiểu tiến trình phát triển của các bệnh về thần kinh; các kỹ sư nghiên cứu về hệ thần kinh con người để có thể thiết kế những bộ phận cơ thể nhân tạo. Các nhà khoa học tạo ra những hợp chất hóa học mới trong phòng thí nghiệm; 33 các kỹ sư tạo ra quy trình để sản xuất hàng loạt các hợp chất hóa học mói đến khách hàng. Các nhà khoa học nghiên cứu sự biến động của địa chất để hiểu và dự đoán động đất; các kỹ sư nghiên cứu sự biến động của địa chất để thiết kế những ngôi nhà an toàn hơn. Kỹ sư và nhà công nghệ Một ngành khác cũng có liên quan chặt chẽ với kỹ thuật là kỹ thuật công nghệ. Kỹ thuật công nghệ và kỹ thuật có đặc điểm tương tự nhau, tuy nhiên vẫn có những khác biệt. Chúng khác nhau ở cơ hội nghề nghiệp. Theo ABET, kỹ thuật công nghệ được định nghĩa như sau: “Kỹ thuật công nghệ là một bộ phận của lĩnh vực công nghệ đồi hỏi việc áp dụng những kiến thức, phương pháp khoa học, kỹ thuật kết hợp với các kỹ năng chuyên môn trong việc hỗ trợ các hoạt động kỹ thuật; nằm trong phạm vỉ giữa một thợ thủ công và một kỹ sư” Nhà công nghệ làm việc với kỹ thuật hiện có để tạo ra những sản phẩm tốt cho xã hội. Trong chương trình giảng dạy, sinh viên công nghệ sẽ được làm việc với các máy móc thiết bị thật sự để có thể đáp ứng tốt công việc trong những ngày làm việc đầu tiên khi ra trường. Cả kỹ sư và nhà công nghệ đều ứng dụng kỹ thuật cho việc cải thiện xã hội. Sự khác biệt chủ yếu là người kỹ sư có thể tạo ra những công nghệ mới thông qua nghiên cứu, thiết kế và phát triển. Không chi được huấn luyện để sử dụng những quy trình hoặc máy móc cụ thể, những sinh viên kỹ thuật còn được học những môn khoa học kỹ thuật và toán học bổ sung. Điều này giúp người kỹ sư có thể phát triển được ngành nghề của họ và cải tiến kỹ thuật. Có những lĩnh vực mà người kỹ sư và nhà công nghệ thực hiện những công việc tương tự nhau. Ví dụ, trong sản xuất, người kỹ sư và nhà công nghệ được giao nhiệm vụ với tư cách là một người giám sát dây chuyền sản xuất của những người công nhân, trong lĩnh vực dịch vụ kỹ thuật cả hai đều được giao vị trí nhân viên hỗ trợ kỹ thuật. Tuy nhiên, hầu hết những cơ hội là khác nhau cho người kỹ sư và nhà công nghệ sau khi tốt nghiệp. 34 Nhà công nghệ nhận biết sự cần thiết của các thiết bị mạng máy tính cho công việc kinh doanh và giám sát việc lắp đặt các thiết bị này; người kỹ sư thiết kế những máy tính mói truyền tải dữ liệu nhanh hơn. Nhà công nghệ phát triển một quy trình để sản xuất trục của động cơ máy bay, sử dụng công nghệ hàn mới; người kỹ sư phát triển máy hàn mới. Nhà công nghệ phân tích dây chuyền sản phẩm và nhận dạng thiết bị máy móc mới để cải thiện sản phẩm; người kỹ sư phát triển một máy tính mô phỏng tiến trình để phân tích ảnh hưởng của thiết bị được đề xuất. Nhà công nghệ nhận dạng thiết bị cần thiết cho việc lắp ráp một đầu đọc đĩa DVD; người kỹ sư thiết kế đầu đọc đĩa DVD. Nhà công nghệ nhận dạng vật liệu xây dựng thích họp và giám sát việc xây dựng tòa nhà mới; người kỹ sư xác định các kết cấu tòa nhà thích họp, tính đến loại đất, đề xuất cách sử dụng, những nguy cơ động đất và những yêu cầu thiết kế khác. Kỹ sư làm gì? Kỹ thuật là một ngành nghề thú vị với cơ hội việc làm rộng lớn. Người kỹ sư có thể làm việc trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, như: chế tạo, điện tử, y tế, nông nghiệp, xây dựng, truyền thông, giải trí, năng lượng, hàng tiêu dùng, vận tải,... Người kỹ sư cố thể trực tiếp đảm nhiệm thực hiện các nhiệm vụ theo ngành được đào tạo, như: nghiên cứu, phát triển, kiểm tra, thiết kế, phân tích, hỗ trợ kỹ thuât,... Người kỹ sư có thể giữ vai trò kỹ sư trưởng hay trưởng nhóm, chỉ huy một nhóm kỹ sư. Ngoài ra, người kỹ sư cũng có thể đảm nhiệm các chức vụ lãnh đạo, từ tổ trưởng kỹ thuật, trưởng phòng hoặc phó giám đốc, giám đốc xí nghiệp, công ty, tổng công ty, ... với chức năng điều hành hoạt động của một hệ thống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

NGUYỄN HOA LƯ ĐẶNG THÁI SƠN

LÊ VĂN CHƯƠNG NGUYỄN TIẾN DŨNG ĐINH VĂN NAM PHAN VĂN DƯ

BÀI GIẢNG HỌC PHẦN

NHẬP MÔN NGÀNH KỸ THUẬT

NGHỆ AN - 2017

MỤC LỤC

Trang

THÔNG TIN VỀ HỌC PHẦN 03

LỜI NÓI ĐẦU 05

CHƯƠNG 1 KỸ THUẬT VÀ NHỮNG CƠ SỞ CỦA KỸ THUẬT 07

Giới thiệu 07

Mục tiêu của chương 07

Chuẩn đầu ra của chương 1 07

Nội dung chương 1 08

Tóm tắt 08

Câu hỏi thảo luận và bài tập 08

Tài liệu tham khảo 08

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP HỌC TẬP HIỆU QUẢ Ở BẬC ĐẠI HỌC 10

Giới thiệu 10

Mục tiêu của chương 2 10

Chuẩn đầu ra của chương 2 11

Nội dung chương 2 11

Tóm tắt chương 2 12

Câu hỏi thảo luận và bài tập 12

Tài liệu tham khảo 12

CHƯƠNG 3 ĐẠO ĐỨC NGHỀ NGHIỆP 13

Giới thiệu 13

Mục tiêu của chương 3 13

Chuẩn đầu ra của chương 3 13

Nội dung chương 3 13

Tóm tắt chương 3 14

Câu hỏi thảo luận và bài tập 14

Tài liệu tham khảo 15

CHƯƠNG 4 KỸ NĂNG LÀM VIỆC NHÓM VÀ GIAO TIẾP KỸ THUẬT 16

Giới thiệu 16

Mục tiêu của chương 4 16

Chuẩn đầu ra của chương 4 16

Nội dung chương 4 17

Tóm tắt chương 4 18

Câu hỏi thảo luận và bài tập 18

Tài liệu tham khảo 19

CHƯƠNG 5 KỸ NĂNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 20

Giới thiệu 20

Mục tiêu của chương 5 20

Chuẩn đầu ra của chương 5 20

Nội dung chương 5 20

Tóm tắt chương 5 21

Câu hỏi thảo luận và bài tập 21

Tài liệu tham khảo 22

ĐỒ ÁN NHẬP MÔN NGÀNH KỸ THUẬT 23

Giới thiệu 23

Mục tiêu của đồ án 23

Chuẩn đầu ra của đồ án 23

Nội dungđồ án 24

Tóm tắt 26

Tài liệu tham khảo 26

THÔNG TIN VỀ HỌC PHẦN

- Tên học phần (tiếng Việt): Nhập môn ngành Kỹ thuật

(tiếng Anh): Introduction to engineering

LỜI NÓI ĐẦU

Trong suốt lịch sử phát triển của xã hội,kỹ thuật đã mang lại nhiều lợi ích và những đóng góp đáng kể cho nền văn minh nhân loại Viện Hàn lâm Kỹ thuật Quốc gia Hoa Kỳ đã nhận dạng 20 thành tựu về kỹ thuật của thế kỷ XX, định hình cả thế

kỷ này và đã làm thay đổi thế giới: điện khí hóa, xe hơi, máy bay, cung cấp và phân phối nước, điện tử, radio và truyền hình, cơ khí hóa nông nghiệp, máy tính, điện thoại, điều hòa không khí, các xa lộ, phi thuyền, Internet, kỹ thuật chụp ảnh kiểm tra sức khỏe, các thiết bị gia dụng, các công nghệ chăm sóc sức khỏe, các công nghệ dầu mỏ

và hóa dầu, laser và quang học sợi, các công nghệ hạt nhân, các vật liệu hiệu năng cao

Trong thế kỷ XXI, kỹ thuật đang đối mặt với 14 thách thức lớn: sử dụng năng lượng mặt trời, cung cấp năng lượng nhiệt hạch, phát triển các phương pháp hấp thụ

và tồn trữ carbon, quản lý chu kỳ chuyển đổi nitơ, cung cấp nước sạch, duy trì và cải thiện cơ sở hạ tầng đô thị, phát triển các ứng dụng tin học cho chăm sóc sức khỏe, phát triển các ứng dụng kỹ thuật trong y học, mô phỏng và tái tạo bộ não người, ngăn ngừa khủng bố hạt nhân, đảm bảo an ninh cho không gian mạng, phát triển thực tế

ảo, thúc đẩy việc học hỏi cá nhân, gắn kết kỹ thuật với các công cụ khám phá khoa học

Để giải quyết các thách thức này, giáo dục kỹ thuật là hết sức quan trọng nhằm đào tạo những người kỹ sư thực hiện sứ mạng lịch sử trong thể kỷ XXI Thực tế hiện nay cho thấy giáo dục kỹ thuật hiện đang gặp phải nhiều vẩn đề tại một số nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam: 1 Mục tiêu của giáo dục kỹ thuật là đào tạo ra những nhà khoa học chứ không phải kỹ sư; 2 Giáo dục kỹ thuật thiếu thực tiễn, vốn

là linh hồn cùa kỹ thuật; 3 Giáo dục kỹ thuật còn theo ngành hẹp; 4 Hệ thống chứng nhận năng lực hành nghề kỹ sư chưa được phát triển

Giáo dục kỹ thuật đang gặp một loạt thách thức: 1 Công nghệ mới và công nghệ cao đang bùng nổ ngày qua ngày, làm rút ngắn thời gian thương mại hóa; 2 Công việc nghiên cứu và tạo ra tri thức mới đang đóng vai trò quan trọng hơn bao giờ hết; 3 Trường đại học, các lĩnh vực công nghiệp và chính phủ cần liên kết chặt chẽ

với nhau; 4 Các ngành học đang thâm nhập vào nhau và chịu ảnh hưởng bởi sự phát triển của công nghệ; 5 Làm thế nào để đào tạo ra những nhà kỹ thuật tài năng đang

là vấn đề nóng trên thế giới

Chìa khóa để giải quyết các vấn đề và vượt qua những thách thức nêu trên chính là phương pháp luận hay còn gọi là tiếp cận CDIO: Conceive (Hình thành ý tưởng), Design (Thiết kế), Implement (Thực hiện), Operate (Vận hành) Người học

sẽ trải nghiệm quá trình tư duy, hành động và sử dụng sản phẩm từ tư duy củạ chính mình Người học ngành kỹ thuật sẽ hiểu được rằng “Có tầm nhìn nhưng không hành động thì chỉ là mơ ước Hành động mà không có tầm nhìn chỉ là bỏ phí thời gian Có tầm nhìn và hành động có thể thay đổi thể giới” (Joel Barker) bởi vì “Các nhà khoa học nghiên cứu thế giới hiện có, người kỹ sư tạo ra thế giới chưa bao giờ có” (Theodore von Karman)

Trong quá trình học một chủ đề trong một chương của môn học nào đó, người học phải được cung cấp tri thức cần thiết, có được các kỹ năng thực hiện và trải nghiệm những cảm xúc, nhiệt tình, say mê đối với chủ đề đó

Môn học “Nhập môn ngành kỹ thuật” được giảng dạy trong học kỳ 1, năm thứ nhất, nhằm giúp người học hiểu được “Kỹ thuật là nghệ thuật áp dụng các nguyên tắc khoa học và toán học, kinh nghiệm, tri thức và đánh giá nhằm tạo ra mọi thứ mang lại lợi ích cho con người Kỹ thuật là quá trình sản xuất một sản phẩm hay một hệ thống đáp ứng một nhu cầu cụ thể” (ASEE), “ là nghệ thuật làm tốt với một đô la cái mà kẻ vụng về có thể làm với hai đô la ” (Arthur Wellington) và “Chính kỹ thuật làm thay đổi thế giới” (Isaac Asimov),

“Nhập môn ngành kỹ thuật” cũng là tiêu chuẩn thứ 4 trong số 12 tiêu chuẩn của CDIO Tiêu chuẩn này khẳng định rằng đây là môn học mang tính nhập môn nhằm giới thiệu một khuôn khổ thực hành kỹ thuật cho việc chế tạo sản phẩm, thiết lập quy trình và xây dựng hệ thống; giới thiệu các kỹ năng cá nhân và giao tiếp cần thiết

Học xong học phần này, người học sẽ cảm nhận được cảm hứng, khát khao học hỏi và hành động; nhiệt tình và say mê; sự tập trung trong học tập; tư duy sáng tạo và đổi mới; lòng yêu nghề và yêu nước, trách nhiệm đổi với cộng đồng và xã hội;

lòng tự tin và không ngừng cải thiện năng lực cá nhân; biết xác định các mục tiêu cuộc đời và nghề nghiệp với kế hoạch thực hiện rõ ràng, sẵn sàng và kiên trì để đạt được các mục tiêu đó; muốn thành công trong nghề nghiệp kỹ thuật và rộng hơn là tinh thần khởi nghiệp để vươn tới những đỉnh cao trong kỹ thuật, công nghệ, sản xuất

và kinh doanh sau khi tốt nghiệp Qua đó người học cảm thấy yêu thích thực sự ngành nghề kỹ thuật đã chọn để theo học, hình thành động cơ học tập đúng đắn, xây dựng cho mình mục tiêu và những mơ ước nghề nghiệp, có kế hoạch học tập và hành động

đã trở thành nhóm ngành đào tạo được nhiều sinh viên chọn lựa

Kỹ thuật bao gồm những hoạt động đòi hỏi kiến thức vững chắc về toán học

và khoa học tự nhiên, áp dụng đồng thời những thông tin thu nhận được cả từ nghiên cứu, kinh nghiệm và thực hành.Nắm vững những cơ sở của kỹ thuật là tiền đề quan trọng cho người kỹ sư có được nền tảng vững chắc cho chuyên môn và nghề nghiệp sau này

MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG

Giúp sinh viên có những hiểu biết cơ bản về lịch sử phát sinh và phát triển của

kỹ thuật, các ngành nghề kỹ thuật, chân dung của người kỹ sư và nghề nghiệp của họ,

kỹ thuật trong bối cảnh toàn cầu hóa và những thách thức trong tương lai

Từ những hiểu biết này sinh viên có thể:

- Biết cách và thực hiện tìm thông tin, phân biệt, trình bày tổng quát về các ngành kỹ thuật;

- Biết cách trình bày tóm tắt lý lịch của người kỹ sư, nghề nghiệp hiện tại và tương lai,

- Tiếp xúc với các chuyên gia, doanh nghiệp trong ngành kỹ thuật;

- Nhận ra và biết cách chuẩn bị trước các cơ hội và thách thức đối với người

kỹ sư trong bối cảnh hội nhập và toàn cầu hóa;

- Nắm vững những cơ sở của kỹ thuật là tiền đề quan trọng cho người kỹ sư

có được nền tảng vững chắc cho chuyên môn và nghề nghiệp sau này;

- Sinh viên cảm thấy thú vị, phấn khởi và yêu thích ngành nghề kỹ thuật

1.1 LỊCH SỬ PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN

1.1.1 Định nghĩa kỹ thuật

Kỹ thuật là một chuỗi hoạt động liên tục, nối tiếp, đổi mới bằng cách đứng trên

vai những người đi trước và cả chính chúng ta trong tương lai Để có được cái nhìn sâu sắc cần thiết nhằm hiểu nhiều hơn về kỹ thuật, chúng ta có thể nhìn vào những câu chuyện lịch sử

Vào thời kỳ đầu, có một vài cải tiến kỹ thuật Thời gian trôi qua, đổi mới xảy

ra nhanh hơn Cho đến hôm nay, các khám phá kỹ thuật được thực hiện hầu như hàng ngày Tốc độ thay đổi hiện nay cho thấy tính cấp bách của sự hiểu biết về quá trình đổi mới

Lịch sử không chỉ để ghi nhớ tên và ngày tháng, mà còn ghi nhớ những sự kiện

về con người Những hiểu biết đạt được từ những câu chuyện về các kỹ sư đã phát triển mọi thứ như thế nào, từ các dụng cụ nhà bếp tói các thiết bị công nghệ cao

Các kỹ sư sẽ là những chuyên gia Những chuyên gia này sẽ là các nhà lãnh đạo Để lãnh đạo, chúng ta cần phải hiểu nguồn gốc nghề nghiệp của mình Những câu chuyện về lịch sử cung cấp cho chúng ta những bài học từ những nhà cải cách tuyệt vời và xem cách họ giải quyết mọi mặt của vẩn đề ra sao Việc học tập này rất

có ích cho sự nghiệp của sinh viên, gọi ý cho họ những cơ hội phát triển để có thể trở thành một nhà lãnh đạo trong nghề nghiệp của mình

Nhiều chuyên gia được yêu cầu phải nắm vững lịch sử của kỹ thuật ngoài việc

có bằng cấp Các chuyên gia giỏi luôn tiếp tục học tập trong suốt sự nghiệp của họ Đọc các bài báo, tạp chí và bài giảng chỉ đơn giản là nghiên cứu lịch sử Thói quen này được xây dựng trên kiến thức nền tảng của lịch sử Một nền tảng như vậy cung cấp cho các chuyên gia cơ hội tốt nhất để biết những gì họ cần để hiểu thêm về lĩnh vực của họ cũng như những thách thức sắp tới!

Nghiên cứu về lịch sử, tất nhiên, không chỉ giúp chúng ta tạo ra tương lai mới,

mà còn giúp chúng ta hiểu những phẩm chất tốt đẹp từ quá khứ

Định nghĩa của kỹ thuật

Ủy ban Kiểm định Kỹ thuật và Công nghệ (Accreditation Board for Engineering and Technology - ABET), là ủy ban quốc gia thiết lập các tiêu chuẩn công nhận cho tất cả các chương trình kỹ thuật, cũng là một tổ chức kiểm định chất lượng các chương trình đào tạo có uy tín trong cộng đồng quốc tể, định nghĩa kỹ thuật như sau:

Kỹ thuật là nghề nghiệp, trong đó các tri thức nhận được thông qua học tập, trải nghiệm và thực hành những môn học về khoa học tự nhiên và toán học, được áp dụng để phát triển những phương pháp sử dụng hiệu quả các nguyên vật liệu và nguồn lực của tự nhiên nhằm mang lại lọi ích cho con người

Hiểu một cách đơn giản, kỹ thuật là việc sử dụng vật liệu tự nhiên và các nguồn lực tự nhiên vì lợi ích của nhân loại

Một giáo sư kỹ thuật đã nói rằng: mục đích của một kỹ sư là để giải thích sự phát triển và hoạt động của con người Các môn học về kỹ thuật dạy chúng ta kỹ năng, nhưng lịch sử dạy chúng ta làm thế nào để giải thích chúng, chắt lọc ra những

ưu và khuyết điểm của các giải pháp khác nhau đã từng có Lịch sử giúp tạo mối quan

hệ thân thiết để kết nối chúng ta với quá khứ và truyền cảm hứng trong tương lai Một kiến thức vững chắc về lịch sử sẽ thay đổi cách học của chúng ta

Hành trình của kỹ thuật

Các kỹ sư đã luôn luôn ảnh hưởng đến con người ở mọi giai đoạn của sự phát triển xã hội Những gì được đề cập ở đây chỉ là phần nổi của tảng băng trôi khi nói đến sự đóng góp mà các kỹ sư đã thực hiện trong hành trình thúc đẩy sự tiến bộ của nhân loại mà chúng ta sẽ lướt qua sau đây

Văn hoá tiền sử

Nếu nhìn vào định nghĩa về kỹ thuật được đưa ra bởi ABET, chúng ta sẽ nhận thấy một ý quan trọng: “ kiến thức toán học và các ngành khoa học tự nhiên được

áp dụng ” Không nắm bắt được những cơ sở toán học thì không có kiến thức khoa học tự nhiên ngày nay Người xưa đã thiết kế và đạt được các mục tiêu cần thiết bằng cách thử sai và trực giác Họ đã tạo ra một số mũi giáo đầu tiên, có thể bị thất bại một vài lần, nhưng cuối cùng họ cũng hoàn thiện vũ khí để săn bắn và nuôi sống gia đình Thông tin liên lạc và giao thông vận tải đã không tồn tại vào thời kỳ đó, nên có rất ít thông tin được trao đổi với những người ở những nơi xa xôi Vì vậy họ chỉ biết khu vực nơi mình sinh sống

Những nhà cải cách ngày xưa cũng đã là những kỹ sư giỏi Dù kỹ năng của họ còn hạn chế, nhưng họ đã tích lũy được nhiều kiến thức và kinh nghiệm bổ ích về nhiều mặt trong cuộc sống Những thông tin nàỳ đã được ghi nhớ, lưu giữ, phát triển

và tồn tại lâu dài về sau này bằng cách ghi lại các ký hiệu và khắc các hình vẽ

Những giới hạn vật lý của các nền văn hóa thời tiền sử bao gồm:

- Không có ngôn ngữ viết;

- Ngôn ngữ nói hạn chế;

- Không có phương tiện đi lại;

- Không có những khái niệm về giáo dục hoặc phương pháp chuyên môn để khám phá những điều mới mẻ;

Sống chỉ dựa vào thức ăn do hái lượm và săn bắn thú rừng bằng vũ khí nguyên thủy thô sơ

Thời đại máy tính

Chúng ta đang sống trong thời đại thông tin Với các công cụ như Internet, máy tính, tablet, điện thoại di động, hàng triệu câu trả lời luôn sẵn sàng cho những câu hỏi và thắc mắc của chúng ta Con người đã đi lên Mặt trăng và đưa robot thu thập thông tin trên sao Hỏa Vệ tinh đang thám hiểm những hành tinh mà chúng ta đã biết

Tốc độ, hoạt động không ngừng, đổi mới, sáng tạo, không bao giờ được ngồi yên là một phần của cuộc sống hàng ngày của chúng ta

Tốc độ của lịch sử

Tốc độ đổi mới đem lại nhiều điều thú vị Nhìn lại lịch sử phát triển của kỹ thuật hàng ngàn năm qua, chúng ta có thể nhận ra rằng hiện nay tốc độ đổi mới nhanh chóng, dồn dập hơn nhiều so với quá khứ Người xưa đã từng mất rất nhiều năm để hoàn thành những công việc mà con người ngày nay thực hiện trong một thời gian rất ngắn Chúng ta dễ cảm thấy bực mình khi máy tính xử lý chậm chạp hơn so với những

gì mong muốn Trong đời sống hàng ngày, con người cảm thấy sao thời gian đi nhanh quá Lời nói thường được lặp lại là: “Thôi nào! có lên! Không còn thời gian nữa!”, trong khi ở thời quá khứ, có những lúc trải qua nhiều thập kỷ, người ta không đạt được tiến bộ công nghệ nào đáng chú ý

1.1.2 Tổng quan về sự phát triển của kỹ thuật

Nguồn gốc công nghệ có thể bắt đầu từ việc hái lượm và săn bắn từ xa xưa Khi nhân loại tăng về số lượng, để nuôi sống, kiểm soát dân số đang ngày càng tăng

và an ninh lương thực, người ta phải cải tiến phương pháp và công cụ trong sản xuất nông nghiệp Càng về sau này, con người đã thực hiện nhiều đổi mói và cải tiến để đạt năng suất cao hơn, tạo ra nhiều của cải hơn

Thời kỳ đầu của kỹ thuật

Các nền tảng kỹ thuật đã được tạo lập với nỗ lực hết mình của tổ tiên chúng ta

để tồn tại và cải thiện chất lượng cuộc sống của họ Ngay từ đầu, họ quan sát môi trường sống, xung quanh và mong muốn nhìn thấy mọi thứ đẹp đẽ, sạch sẽ và ổn định hơn Họ tìm cách cải thiện bữa ăn bằng cách săn thú trong rừng và bắt cá dưới nước

Họ đã tìm ra cách thức để có nơi ở tốt hơn cho gia đình Thế rồi cuộc sống càng ngày càng trở nên phức tạp hơn Các hộ gia đình tập hợp lại đã tạo nên những khu vực sinh sống rộng lớn hơn, hình thành nhu cầu mở rộng địa bàn cư trú và đã xảy

ra tranh giành quyền lực, đánh chiếm đất đai của các bộ lạc lân cận Tất cả các công việc ấy đều có liên quan đến các công cụ Vì vậy, đổi mới kỹ thuật và công cụ là cần thiết để thúc đẩy phát triển nhằm đem lại lợi ích cho họ

Kỹ thuật xây dựng

Kỹ thuật xây dựng là một đặc trưng quan trọng của công nghệ, đã có những bước phát triển dài với các công trình xây dựng nổi tiếng đến tận ngày nay ở Ai Cập, Mesopotami, Ý, Trung Quốc, Các công trình này giủp chúng ta hiểu biết về lịch sử phát triển của kỹ thuật

và hai kim tự tháp nhỏ hơn, Khafra và Menkaura, là một trong Bảy kỳ quan thế giới,

và là kỳ quan duy nhất còn tồn tại đến ngày nay Người Ai Cập cổ đại dùng vàng chụp lên đỉnh các kim tự tháp và ốp các mặt ngoài bằng đá vôi trắng đánh bóng, dù nhiều tấm đá như vậy đã bị lấy đi sử dụng vào mục đích khác hoặc đã rơi mất trong lịch sử hàng nghìn năm của kim tự tháp

Hình 1.1 Đại kim tự tháp Giza

Hình 1.2 Đại kim tự tháp Khafra

Các ngôi đền ờ Hy Lạp

Hình 1.3 Đề thờ Parthenon ở Athens

Parthenon là một ngôi đền thờ thần Athena, được xây dựng vào thế kỷ 5 trước

Công nguyên ở Acropolis Đây là công trình xây dựng nổi tiếng nhất cồn lại của Hy Lạp cổ đại, và đã được ca ngợi như là thành tựu của kién trúc Hy Lạp Các điêu khắc trang trí của ngôi đền bằng đá cẩm thạch (marble) trắng, được coi như là đinh cao của nghệ thuật Ai Cập cổ đại Đền Parthenon là biểu tượng của sự kết thúc Hy Lạp cổ đại

và của nền dân chủ Athena, và được đánh giá như là một trong những công trình văn hóa vĩ đại nhất thế giới

Vào thế kỷ thứ ba, các kỹ sư La Mã đã xây dựng một hệ thống đường hầm và

bể chứa để đưa nước tới thành phố Aspendos, Thổ Nhĩ Kỳ ngày nay Aspendos là một trung tâm thương mại lớn của đế chế La Mã ở bán đảo Tây Á do nó nằm ở ngã

tư của những tuyến đường quan ứọng, có sông thông ra Địa Trung Hải

Người ta đã cố gắng tìm hiểu hệ thống dẫn nước của thành phố Aspendos bằng cách tính toán cơ chế nước có thể chảy qua hệ thống Một đường ống, được xây dựng

từ các khối đá có lỗ rộng 30 cm, mang nước từ một cống dẫn qua một thung lũng dài l,5km Nó chạy xuống sườn phía bắc và đi qua nền thung lũng trước khi đi lên sườn phía nam Tại đây, nước được chứa trong một bồn lớn để cung cấp cho thành phố

Hệ thống dẫn nước tới phía bắc cao hơn bồn chứa ở phía nam Do đố, độ dốc đẩy nước đi qua ống Tuy nhiên, trên đường đi qua thung lũng, hai tháp đá hình vòng cung làm cho đường ống đi lên rồi lại đi xuống Tại sao các kỹ sư La Mã lại xây dựng những rào cản này? Người ta tính toán rằng tháp vòng cung chia hệ thống dẫn nước thành 3 chặng ngắn hơn, giảm lượng bùn loãng - nguyên nhân có thể làm cho việc cung cấp nước bị gián đoạn hoặc thậm chí làm hỏng ống dẫn

Các nhà nghiên cứu cũng cố những manh mối về một bí mật thứ hai Vitruvius nói rằng chìa khoá dẫn tới sự thành công của hệ thống dẫn nước là những lỗ nhò, rộng khoảng 3cm ở trong một số khối đá làm đường ống

Họ đã làm thí nghiệm trên một mô hình nhỏ và kết luận các lỗ nhỏ đó có lẽ làm giảm sự chuyển động không đều của dòng chảy bằng cách để cho nước và không khí thoát ra Các nhà nghiên cứu cũng cho rằng hoạt động của đường ống dẫn nước

có lẽ phụ thuộc vào kết cấu của thành ống dẫn Nếu chúng quá nhẵn, các con sóng lớn sẽ hình thành khi đường ống được mở để làm đầy bồn chứa Nếu quá thô, lực ma sát hạn chế tốc độ dòng chảy

1.4 Hệ thống dẫn nưóc ở La Mã

Vạn lý trường thành

Hình 1.5 Vạn lý trường thành - Trung Quốc

Vạn Lý Trường Thành (có nghĩa là "Thành dài vạn lý") là bức tường thành nổi tiếng của Trung Quốc liên tục được xây dựng bằng đất và đá từ thế kỷ 5 TCN cho tói thế kỷ 16, để bảo vệ Đế quốc Trung Quốc khỏi những cuộc tấn công của người Mông

cổ, người Turk, và những bộ tộc du mục khác đến từ những vùng hiện thuộc Mông

cổ và Mãn Châu Một số đoạn tường thành được xây dựng từ thế kỷ thứ 5 TCN, trong

đó nổi tiếng nhất là phần tường thành do Hoàng đế đầu tiên của Trung Quốc là Tần Thủy Hoàng ra lệnh xây từ năm 220 TCN và 200 TCN, nằm ở phía bắc xa hơn phần Vạn Lý Trường Thành hiện nay của Trung Quốc xây dưới thời nhà Minh, và hiện chỉ còn sót lại ít di tích

Bức thành trải dài 6.352 km, từ Sơn Hải Quan trên bờ biển Bột Hải ở phía đông, tại giới hạn giữa Trung Quốc bản thổ ("đất Trung Quốc gốc") vàMãn Châu, tới Lop Nur ở phần phía đông nam Khu tự trị người Duy Ngô Nhĩ tại Tân Cương

1.1.3 Các thời đại của phát triển kỹ thuật

 Trên thế giới:

 Năm 1200 (trước công nguyên) đến năm 1 (sau công nguyên):

- Chất lượng sắt rèn được cải thiện

- Gươm (kiếm) được chế tạo hàng loạt

- Các tường thành được xây dựng hoàn hảo

- Người Hy Lạp phát triển công nghệ chế tạo

- Archimedes giới thiệu toán học ở Hy Lạp

- Bê tông được dùng để xây các cầu, đường và kênh dẫn nước ở La Mã

 Năm 1 đến năm 1000 (sau công nguyên):

- Người Trung Hoa phát triển các nghiên cứu về toán học

- Thuốc súng được hoàn thiện

- Bông và tơ lụa được sản xuất

 Năm 1000 đến năm 1400:

- Công nghiệp tơ lụa và thủy tinh tiếp tục phát triển

- Nhà toán học thời trung cổ Leonardo Fibonacci (1170-1240) viết quyển sách đại số đầu tiên ở phương Tây

 Năm 1400 đến năm 1700:

- Georgius Agricola có một luận án về khai thác mỏ và luyện kim, được công

bố sau khi ông qua đời

- Federigo Giambelli chế tạo bom lần đầu tiên được sử dụng để chống lại các lực lượng Tây Ban Nha, bao vây Antwerp, Bỉ

- Bồn cầu đầu tiên được phát minh tại Anh

- Galileo tạo ra một loạt kính viễn vọng và quan sát các hành tinh quay quanh mặt trời

- Sử dụng rãnh tiêu nước và cối xay gió, Jan Adriaansz Leeghwater hoàn thành

hệ thống thoát nước của hồ Beemster, dự án lớn nhất của loại hình này ở Hà Lan

(17.000 mẫu Anh)

- Otto von Guerick lần đầu tiên chứng minh sự tồn tại của chân không

- Issac Newton xây dựng kính thiên văn phản xạ đầu tiên

- Nhân văn và khoa học lần đầu tiên được phân biệt là hai lĩnh vực rõ ràng riêng biệt

- Định luật khí của Boyle (xác định áp suất thay đổi tỉ lệ nghịch với thể tích) được giới thiệu lần đầu tiên

- Leibniz phát minh ra một máy tính thực hiện phép tính nhân và chia

 Năm 1700 đến năm 1800:

- Cách mạng công nghiệp bắt đầu ở Châu Âu

- James Watt phát minh động cơ hơi nước đầu tiên

- Hiệp hội kỹ sư (một tổ chức nghề nghiệp kỹ thuật) được thành lập ở Luân Đôn

- Toà nhà đầu tiên được xây dựng hoàn toàn bằng gang đúc ở Anh Quốc

Hình 1.6 Động cơ hơi nước do James Watt phát minh

 Năm 1800 đến năm 1825:

- Tự động hóa máy móc được thực hiện đầu tiên ở Pháp

- Đầu máy xe lửa cho đường sắt đầu tiên được thiết kế và chế tạo

- Các ký hiệu hoá học được bắt đầu sử dụng, như các ký hiệu đang dùng ngày nay (Au, He, )

- Điện tín có dây bắt đầu được phát triển

 Năm 1825 đến năm 1875:

- Bê tông cốt thép lần đầu tiên được sử dụng

- Vật liệu nhựa tổng hợp đầu tiên được chế tạo

- Bessemer phát triển quy trình công nghệ chế tạo thép bền hơn với số lượng lớn

- Giếng khoan dầu đầu tiên được đưa vào sản xuất ở Pennsylvania

- Máy đánh chữ được hoàn thiện

 Năm 1875 đến năm 1900:

- Alexander Graham Bell phát minh điện thoại tại Mỹ

- Thomas Edison phát minh bóng đèn và máy hát

- Gottlieb Daimler phát triển động cơ xăng

- Karl Benz giới thiệu xe hơi

Hình 1.7 Động cơ Gottlieb Daimler

 Năm 1900 đến năm 1925:

- Anh em nhà Wright hoàn thành chuyến bay đầu tiên xuyên Đại Tây Dương

- Ford phát triển động cơ diesel đầu tiên

- Đường bay thương mại đầu tiên từ Paris đi London

- Detroit trở thành trung tâm của ngành công nghiệp ô tô (cho đến ngày nay)

 Năm 1925 đến năm 1950:

- John Logie Baird phát minh ti vi đầu tiên

- Xe vw Beetle được đưa vào sản xuất

- Bom nguyên tử đầu tiên được sử dụng

- Transistor được phát minh

 Năm 1950 đến năm 1975:

- Máy tính được giới thiệu ra thị trường và trở nên thông dụng vào năm 1960

- Liên Xô lần đầu tiên phóng vệ tinh nhân tạo Sputnik I vào không gian

- Vệ tinh truyền thông đầu tiên Telstar được đưa vào không gian

- Hoa Kỳ hoàn thành việc đưa người lên mặt trăng lần đầu tiên

 Năm 1975 đến năm 1990:

- Máy bay siêu thanh Concord thực hiện chuyến bay lần đầu tiên từ châu Âu sang Hoa Kỳ

- Tàu con thoi Columbia được tái sử dụng cho du hành không gian

- Lần đầu tiên tim nhân tạo được cấy ghép thành công

 Năm 1990 đến nay:

- Robot du hành trên Sao Hỏa

- Đường hầm dưới biển nối liền Anh và Pháp được hoàn thành

- Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) được sử dụng trong dự báo thời tiết và nhiều thiết bị dân dụng khác (máy tính, điện thoại di động, v.v.)

 Việt Nam:

 Thời đại đồ đá (15000 -18000 TCN):

- Các công cụ bằng đá

- Đồ trang sức được chạm trổ khá tinh vi

- Vũ khí bằng đá chưa mài nhọn, chưa có cạnh sắc

 Thời đại đồ đồng (3000 TCN):

- Các công cụ bằng đồng

- Đồ trang sức được chạm trổ khá tinh vi

- Vũ khí bằng đồng được mài nhọn, cạnh sắc

 Thời đại đồ sắt (1200 TCN):

- Các công cụ bằng sắt

- Đồ trang sức được chạm trổ khá tinh vi

- Vũ khí bằng sắt được mài nhọn, cạnh sắc

- Thời kỳ này có trống đồng với họa tiết hoa văn tinh xảo

Hình 1.8 Họa tiết trống đồng Đông Sơn

 Thế kỷ 11 (Năm 1001 đến năm 1100):

- Công trình kiến trúc chùa, tháp với mái nhọn, hình rồng

- Công trình kiến trúc nổi bật: chùa Một Cột, chùa Nhất Trụ

- Ngoài ra còn có các lăng tẩm của vua chúa

Hình 1.9 Chùa một cột

1.1.4.Các nhà kỹ sư công nghệ và công trình kỹ thuật tiêu biểu

 Trên thế giới:

 Leonardo Da Vinci

1.10 Leonardo Da Vinci

Leonardo di ser Piero da Vinci sinh ngày 15 tháng 4 năm 1452 tại Anchiano,

Ý và mất ngày 2 tháng 5 năm 1519 tại Amboise, Pháp Ông là họa sĩ, nhà điêu khắc, kiến trúc sư, nhạc sĩ, bác sĩ, kỹ sư, nhà giải phẫu, nhà sáng tạo và là một nhà triết học

tự nhiên

Ông được coi là một thiên tài toàn năng người Ý Tên thành phố Vinci, nơi sinh của ông, nằm trong lãnh thổ của tỉnh Firenze, cách thành phố Firenze 30 km về phía Tây, gần Empoli, cũng là họ của ông Người ta gọi ông ngắn gọn là Leonardo vì

da Vinci có nghĩa là "đến từ Vinci", không phải là họ thật của ông Tên khai sinh là Leonardo di ser Piero da Vinci có nghĩa là Leonardo, con của Ser Piero, đến từ Vinci

Ông nổi tiếng với những bức hoạ cổ điển của mình như bức Mona Lisa, bức Bữa ăn tối cuối cùng Ông là người có những ý tưởng vượt trước thời đại của mình, đặc biệt là sự sáng chế máy bay trực thăng, xe tăng, dù nhảy, sự sử dụng hội tụ năng lượng mặt trời, máy tính, sơ thảo lý thuyết kiến tạo địa hình, tàu đáy kép, cùng nhiều sáng chế khác

Một vài thiết kế của ông đã được thực hiện và khả thi trong lúc ông còn sống, ứng dụng khoa học trong chế biến kim loại và trong kỹ thuật ở thời đại Phục hưng còn đang ở trong thời kỳ trứng nước Thêm vào đó, ông có đóng góp rất lớn vào kiến thức và sự hiểu biết trong giải phẫu học, thiên văn học, xây dựng dân dụng, quang học và nghiên cứu về thủy lực

Những sản phẩm lưu lại trong cuộc đời ông chỉ còn lại vài bức hoạ, cùng với một vài quyển sổ nháp tay (rơi vãi trong nhiều bộ sưu tập khác nhau các sáng tác của ông), bên trong chứa đựng các ký hoạ, minh hoạ về khoa học và bút ký

Hình 1.11 Súng bắn tên

Hình 1.12 Súng máy

Hình 1.13 Máy bay

 Johannes Gutenberg

Johannes Gutenberg (sinh vào khoảng năm 1390, mất ngày 3 tháng 2 năm 1468), là một công nhân đồng thời là một nhà phát minh người Đức Ông trở nên nổi tiếng vì phát minh ra phương pháp in dấu vào những năm 1450

Gutenberg sinh ở Mainz, nước Đức Ông là con trai của một thương gia tên là Friele Gensfleisch zur Laden Người cha của Gutenberg đã lấy "zum Gutenberg" là nơi họ đã sống lúc đó để đặt tên cho ông

Hình 1.14 Gutenberg và máy in

Gutenberg đã phát minh ra một loại hợp kim dùng cho việc in ấn; mực; cách

cố định chữ in (chữ kim loại) rất chính xác; và một loại máy in mới Nhiều người cho rằng Gutenberg đã phát minh ra loại bản in mẫu trượt ở châu Âu, nhưng thực ra nó

đã được phát minh ra ở Triều Tiên trước đó

Trước khi kiểu mẫu trượt ra đời người ta dùng phương pháp in khối, các thợ

in đã in cả trang từ một bản bằng kim loại hoặc gỗ Với loại in trượt, người thợ in làm các chữ (A, B, c ) từ một miếng kim loại hoặc gỗ có thể sừ dụng lại nhiều lần trong các từ khác nhau Việc kết hợp chúng với nhau trong các phát minh của Gutenberg làm việc in được thực hiện nhanh chóng Trong thời kỳ Phục hưng ở châu Âu, đã có

sự bùng nổ thông tin trong một khoảng thời gian ngắn Người ta đã in ra rất nhiều những quyển sách mới

 Steve Jobs

Steve Paul Jobs (24/02/1955 - 05/10/2011) là doanh nhân và nhà sáng chế người Mỹ Ông là đồng sáng lập viên, chủ tịch, và cựu tổng giám đốc điều hành của hãng Apple, là một trong những người có ảnh hưởng lớn nhất ở ngành công nghiệp

vi tính Trước đây ông từng là tổng giám đốc điều hành của xưởng phim hoạt hình Pixar; sau đó trở thành thành viên trong ban giám đốc của công ty Walt Disney năm

2006, sau khi Disney mua lại Pixar Ông được công nhận là người điều hành sản xuất của bộ phim Toy Story (1995)

Hình 1.15 Steve Jobs và điện thoại iPhone đầu tiên

Cuối những năm 1970, Steve Jobs cùng nhà đồng sáng lập Apple Steve Wozniak, Mike Markkula và một số người khác, thiết kế, phát triển và đưa ra thị

trường một trong những dòng máy tính cá nhân thành công thương mại đầu tiên, dòng Apple II Đầu những năm 1980, Jobs là một trong những người đầu tiên nhìn thấy tiềm năng thương mại của giao diện người dùng điều khiển đồ họa bằng cách sử dụng chuột dẫn đến việc ra đời Macintosh Sau khi thất bại trong một cuộc đấu tranh quyền lực với ban giám đốc vào năm 1984, Jobs rút khỏi Apple và sáng lập NeXT, một công

ty phát triển nền tảng máy tính chuyên về giáo dục và kinh doanh cao hơn Việc Apple mua lại NeXT vào năm 1996 đã đưa Steve Jobs trở lại công ty mà ông là đồng sáng lập, sau đó làm việc ở đó trong vai trò tổng giám đốc điều hành từ năm 1997 cho đến năm 2011 Năm 1986, ông mua lại bộ phận đồ họa vi tính của công ty Lucasĩilm, sau

đó tách ra thành hãng phim hoạt hình Pixar Ông vẫn là tổng giám đốc điều hành và

cổ đông lớn nắm 50,1% cổ phần của Pixar cho đến khi hãng Walt Disney mua lại vào năm 2006 Do đó Jobs trờ thành cổ đông cá nhân lớn nhất nắm 7% cổ phần và là thành viên của Hội đồng quản trị của Disney

Quá trình hoạt động kinh doanh của Steve Jobs đã đóng góp nhiều cho các hình ảnh biểu tượng mang phong cách riêng, nhà doanh nghiệp tiêu biểu của Thung lũng Silicon, nhấn mạnh tầm quan trọng của thiết kế và hiểu biết vai trò thiết yếu của tính thẩm mỹ trong việc thu hút cồng chúng Công việc cùa ông thúc đẩy sự phát triển của các sản phẩm mà chức năng và tính thanh lịch của chúng đã thu hút nhiều người ủng hộ hết mình

Ngày 24 tháng 8 năm 2011, Steve Jobs tuyên bố từ chức tổng giám đốc điều hành của Apple Trong thư từ chức, Jobs mạnh mẽ gửi gắm rằng Tim Cook là người

kế nhiệm ông Do yêu cầu này, Jobs được bổ nhiệm làm chủ tịch hội đồng quản trị của Apple Ngày 5 tháng 10, 2011, Apple loan tin Steve Jobs đã qua đời ở tuổi 56

 Việt Nam

 GS.VS Trần Đại Nghĩa

Giáo sư, Viện sĩ Trần Đại Nghĩa (1913-1997) là một kỹ sư quân sự, một nhà khoa học lớn, cũng là một nhà quản lý khoa học kỹ thuật cấp cao, cha đẻ của ngành công nghiệp quốc phòng Việt Nam

Ông tên thật là Phạm Quang Lễ, sinh ngày 13 tháng9 năm 1913 trong một gia đình nhà giáo nghèo tại xã Chánh Hiệp, huyện Tam Bình, tỉnh Vĩnh Long Giữa

năm1933, Phạm Quang Lễ đã thi đỗ đầu hai bằng tú tài: Tú tài Việt và Tú tài Pháp

Hình 1.16 GS.VS Trần Đại Nghĩa

Năm 1935, ông đi du học Pháp và tốt nghiệp kỹ sư và cử nhân toán học tại các trường: Đại học Bách khoa Paris, Đại học Mỏ, Đại học Điện, Đại học Sorbonne, Đại học cầu đường Paris Sau đó ông ở lại Pháp làm việc tại Viện nghiên cứu máy bay Năm 1942, ông sang Đức làm việc trong xưởng chế tạo máy bay và Viện nghiên cứu

Trong quân đội ông từng giữ các chức vụ: Cục trưởng Cục pháo binh, Phó chủ nhiệm Tổng cục Hậu cần, Phó Chủ nhiệm Tổng cục Kỹ thuật

Sau đó ông chuyển sang lĩnh vực dân sự giữ chức: Thứ trưởng Bộ Công thương, Thứ trưởng Bộ Công nghiệp nặng, ủy viên ủy ban Khoa học Nhà nước, Chủ

nhiệm ủy ban Kién thiết Cơ bản Nhà nước, Chủ nhiệm ủy banKhoa học và Kỹ thuật Nhà nước, Viện trưởng Viện Khoa học Việt Nam, Chủ tịch đầu tiên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kĩ thuật Việt Nam (nhịệm kỳ 1983-1988), Hiệu trưởng đầu tiên Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại biểu Quốc hội khoá II, III

Ông được phong quân hàm Thiếu tướng trong đợt đầu tiên năm 1948 Ông đã được trao tặng Huân chương Hồ Chí Minh và danh hiệu Anh hùng Lao động (tại Đại hội Anh hùng, chiến sĩ thi đua toàn quốc đầu tiên năm 1952)

Ngày 6 tháng 3 năm 1956, Bộ trưởng Giáo dục quốc gia Nguyễn Văn Huyên

ký Nghị định số 147/NĐ về việc thành lập Trường Đại học Chuyên nghiệp Bách khoa

và ông được bổ nhiệm làm giám đốc

Năm 1996, ông được Nhà nước Việt Nam trao tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh đợt 1 về Cụm công trình nghiên cứu và chỉ đạo kỹ thuật ché tạo vũ khí (Bazooka, súng không giật, đạn bay) trong thời kỳ kháng chiến chống Pháp 1945-1954 Các công trình nghiên cứu của ông được quốc tế đánh giá cao, được ứng dụng rộng rãi trong Quân đội Nhân dân Việt Nam và là nỗi kinh hoàng của quân đội đối phương Năm 1966, ông được bầu làm Viện sĩ nước ngoài của Viện Hàn lâm Khoa học Liên

Kỳ công nhận là một trong 4 nhà khoa học gốc châu Á - Thái Bình Dương có phát minh lớn cho nước Mỹ nhân dịp tháng của người gốc châu Á - Thái Bình Dương (năm 2002)

Ông sinh ở Nha Trang, Việt Nam và giống như nhiều nhà phát minh khác, bắt đầu tự làm các đồ chơi cho mình khi còn nhỏ Dưới sự khuyến khích của cha, ông đi

theo con đường học tập để trở thành một nhà khoa học

Hình 1.17 GS.TS Võ Đình Tuấn

Năm 17 tuổi, ông du học tại Thụy Sĩ và tốt nghiệp Cử nhân vật lý năm 1971 tại Trường Bách khoa liên bang Lausanne Vào thời gian này, các cuộc biểu tình của sinh viên (hay được gọi là "cách mạng sinh viên") diễn ra mạnh mẽ ở châu Âu đã tác động mạnh đến ông, tạo cho ông sự hứng thú trong các lĩnh vực có liên quan đến sự sống Ông tiếp tục học và đến năm 1975 ông lấy được bằng Tiến sĩ Lý Hóa Sinh tại Viện Kỹ thuật liên bang Zurich Từ năm 1975, ông sang Hoa Kỳ định cư

Năm 1977, ông gia nhập Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL) tại Oak Ridge, Tennessee như là một khoa học gia đồng sự, và sau cùng là một khoa học gia chính, một trong những vinh dự lớn nhất dành cho một khoa học gia tại ORNL, vào năm 1994 đồng thời được nhận danh hiệu Nhà phát minh Nhờ những thành tựu của mình trong lĩnh vực quang sinh học thời gian này, ông trở thành biên tập viên cho Tạp chí Quang Sinh học (Journal of Biomedical Optics) Ông tiếp tục làm việc và đến năm 2003, ông trở thành giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Lý Sinh Quang tử cao cấp (Center for Advanced Biomedical Photonics) của ORNL

Cùng một thời gian ông còn giữ rất nhiều chức vụ ở nhiều đại học, biên tập viên cho nhiều tạp chí khoa học chuyên đề về quang học-sinh học và chủ tịch của nhiều tổ chức khoa học khác nhau

Năm 2006, ông trở thành giám đốc Viện Quang tử Fitzpatrick của Đại học Duke

Phát minh đầu tiên của Võ Đình Tuấn (1987) là một loại băng rất nhỏ và dễ sản xuất hàng loạt, dùng để gắn vào áo của công nhân khi họ làm việc trong những môi trường có nguy cơ cao, nhằm ghi lại các thông số của loại chất độc hại mà họ bị mắc phải trong quá trình lao động Sau buổi lao động miếng băng dán này sẽ được quét qua kính quang học, nó chỉ cần 11 giây để báo cho biết ngay công nhân mang

nó bị ngộ độc ở mức độ nào và chữa chạy ngay mà không cần phải đưa vào bệnh viện

để tốn thêm thời gian lấy máu, nước tiểu để xét nghiệm Trong lĩnh vực y tế, ông phát minh các hệ thống dò tìm các ADN bị thương tổn, tiểu đường và ung thư Tất cả các phát minh của ông đều dựa vào phương pháp "Tia sáng đồng hành" (synchronous luminesence) mà ông đã nghiên cứu trước đó; bởi vì các dữ liệu về sức khỏe được ghi lại, được đọc qua tia laser và sợi quang học: sức khòe của bệnh nhân sẽ có thể được kiểm tra không cần các biện pháp y tế kinh điển như là lấy mẫu xét nghiệm, và được ghi nhận là có thể làm thay đổi hoàn toàn quy trình chẩn bệnh ung thư trước kia

Các phát minh này đem về cho ông mười bằng sáng ché, tất cả đã được mua lại bởi nhiều công ty y tế và môi trường, được sử dụng bởi nhiều tổ chức nghiên cứu như Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ và rất nhiều bệnh viện tại Hoa Kỳ

Ông tiếp tục nghiên cứu, và vào năm 1992, ông phát minh một hệ thống lưu trữ quang học (SERODS) dùng trong các bộ nhớ máy tính, cơ sở dữ liệu y tế và cả NASA cũng dùng hệ thống này cho vệ tinh nhân tạo của mình Trong năm 1994, ông đạt một thành công rất lớn trong việc chế tạo một hệ thống phát hiện ung thư bằng quang học Ông vẫn tiếp tục nghiên cứu và tới nay đã giữ 32 bằng sáng chế trong nhiều lĩnh vực khác nhau và một loạt các nghiên cứu khác Gần đây nhất, ông được bầu chọn làm thành viên của Viện Kỹ thuật Y tế và Sinh học Hoa Kỳ

Ông có khá nhiều giải thưởng, các giải thưởng đáng chú ý nhất là: năm giải thưởng Nghiên cứu & Phát triển (R&D) vào các năm 1981, 1987, 1992, 1994 và 1996

1.1.5 Một số ngành kỹ thuật truyền thống

 Kỹ thuật hàng không

Kỹ thuật hàng không (aerospace engineering) liên quan đến các ứng dụng kỹ thuật trong những lĩnh vực khoa học hàng không (aeronautics) và du hành không gian

(astronautics)

 Kỹ thuật nông nghiệp

Kỹ thuật nông nghiệp tập trang nghiên cứu về:

- Đường ống, trạm gas, kênh đào

 Kỹ thuật máy tính và kỹ thuật điện

Ngày nay, hoạt động kinh doanh trên thế giới luôn xoay quanh máy tính và việc sử dụng máy tính đang không ngừng gia tăng

Kỹ thuật điện là nhánh lớn nhất trong các ngành kỹ thuật liên quan đến:

- Hệ thống truyền thông

- Máy tính và điều khiển tự động

- Sản xuất và truyền tải điện năng

- Các ứng dụng trong công nghiệp

 Kỹ thuật công nghiệp

Kỹ sư công nghiệp thiết kế, triển khai và cải tiến các hệ thống liên kết con người, vật tư và thiết bị nhằm nâng cao năng suất, hiệu suất và hiệu quả

 Kỹ thuật cơ khí

Là ngành kỹ thuật ứng dụng các khoa học cơ bản và khoa học tự nhiên để phân tích, thiết kế, chế tạo và bảo trì các dụng cụ, máy móc và các hệ thống cơ khí

1.2 CÁC NGÀNH KỸ THUẬT

1.2.1 Các khái niệm mở đầu

Kỹ sư sản xuất ra những thứ ảnh hưởng đến chúng ta mỗi ngày Họ phát minh, thiết kế, phát triển, chế tạo, kiểm tra, bán, cung cấp các sản phẩm và các dịch vụ cải thiện đời sống của con người

Tuy nhiên, các sinh viên ban đầu thường cảm thấy khó khăn trong việc hiểu chính xác những gì người kỹ sư làm và xác định sự phù hợp của bản thân với các cơ hội nghề nghiệp rộng lớn của người kỹ sư

Các lý lẽ thường làm cho sinh viên quan tâm đến ngành kỹ thuật bao gồm:

- Giỏi về toán học và khoa học tự nhiên;

- Được tư vấn từ thầy cô trung học;

- Có người thân là kỹ sư;

- Được biết rằng ngành kỹ thuật có thể mang lại nhiều cơ hội việc làm;

- Được biết rằng ngành kỹ thuật có mức lương khởi điểm cao

Các lý lẽ này có phần họp lý, nhưng chưa đủ để hiểu biết vững chắc về kỹ thuật Những thứ thực sự quan trọng đối với các sinh viên là họ phải hiểu những gì

mà ngành nghề đòi hỏi Tất cả chúng ta đều có những điểm mạnh, việc tìm được cơ hội để có thể sử dụng những điểm mạnh của bản thân chính là chìa khóa cho một nghề nghiệp tương lai

Mục đích của chương này là cung cấp thông tin về một số ngành kỹ thuật để giúp sinh viên tìm ra được một lựa chọn thích hợp Chúng ta sẽ khám phá vai trò của

kỹ sư, những chức năng, công việc đảm nhận trong các ngành kỹ thuật khác nhau

Kỹ sư và nhà khoa học

Để hiểu rõ hơn những gì các kỹ sư làm, chúng ta hãy đối chiếu vai trò của các

kỹ sư với những lĩnh vực liên quan chặt chẽ của các nhà khoa học Nhiều sinh viên tiếp cận cả hai lĩnh vực với lý do tương tự nhau: giỏi toán và khoa học tự nhiên ở trường trung học Đây là điều kiện tiên quyết cho cả hai lĩnh vực, nhưng chưa đủ để xác định và lựa chọn nghề nghiệp kỹ sư hay nhà khoa học

Sự khác biệt chính giữa người kỹ sư và nhà khoa học là ở đối tượng công việc của mỗi người Các nhà khoa học tìm kiếm câu trả lời cho các câu hỏi công nghệ để

có được một kiến thức về lý do tại sao một hiện tượng xảy ra Kỹ sư cũng tìm kiếm câu trả lời cho các câu hỏi công nghệ, nhưng luôn luôn đi kèm với một ứng dụng trong suy nghĩ của họ

Theodore Von Karman, một trong những người đi tiên phong trong công nghiệp hàng không vũ trụ của Mỹ, đã nói rằng: “Các nhà khoa học tìm hiểu những cái đã có, các kỹ sư tạo ra những cái chưa có”

Nói chung, nhà khoa học khám phá ra sự vật hoặc thu được kiến thức mới Họ luôn luôn hỏi: “Tại sao” Họ quan tâm đến sự tiến bộ từ nền tảng kiến thức mà chúng

ta có được trong một lĩnh vực cụ thể Câu trả lời họ tìm kiếm có thể là một lý thuyết trừu tượng về thiên nhiên, ví dụ: hiểu biết về sự bắt đầu của vũ trụ hay thực tế hơn,

ví dụ: phản ứng của vi rút với một loại thuốc mới

Người kỹ sư cũng hỏi “Tại sao”, nhưng là về những vấn đề sản xuất một sản phẩm hoặc tạo ra một dịch vụ Người kỹ sư luôn nghĩ về những ứng dụng khi mà họ hỏi “Tại sao” Người kỹ sư luôn phải quan tâm đến các vấn đề như: các yêu cầu của một sản phẩm, giá thành chế tạo của sản phẩm, các tác động của sản phẩm đến xã hội

- Các nhà khoa học nghiên cứu cấu trúc nguyên tử để hiểu bản chất của vật chất; các kỹ sư nghiên cứu cấu trúc nguyên từ để chế tạo các bộ vi xử lý nhỏ và nhanh hơn

- Các nhà khoa học nghiên cứu hệ thần kinh con người để hiểu tiến trình phát triển của các bệnh về thần kinh; các kỹ sư nghiên cứu về hệ thần kinh con người để

có thể thiết kế những bộ phận cơ thể nhân tạo

- Các nhà khoa học tạo ra những hợp chất hóa học mới trong phòng thí nghiệm;

các kỹ sư tạo ra quy trình để sản xuất hàng loạt các hợp chất hóa học mói đến khách hàng

- Các nhà khoa học nghiên cứu sự biến động của địa chất để hiểu và dự đoán động đất; các kỹ sư nghiên cứu sự biến động của địa chất để thiết kế những ngôi nhà

an toàn hơn

Kỹ sư và nhà công nghệ

Một ngành khác cũng có liên quan chặt chẽ với kỹ thuật là kỹ thuật công nghệ

Kỹ thuật công nghệ và kỹ thuật có đặc điểm tương tự nhau, tuy nhiên vẫn có những khác biệt Chúng khác nhau ở cơ hội nghề nghiệp Theo ABET, kỹ thuật công nghệ được định nghĩa như sau:

“Kỹ thuật công nghệ là một bộ phận của lĩnh vực công nghệ đồi hỏi việc áp dụng những kiến thức, phương pháp khoa học, kỹ thuật kết hợp với các kỹ

năng chuyên môn trong việc hỗ trợ các hoạt động kỹ thuật; nằm trong phạm

vỉ giữa một thợ thủ công và một kỹ sư”

Nhà công nghệ làm việc với kỹ thuật hiện có để tạo ra những sản phẩm tốt cho

xã hội Trong chương trình giảng dạy, sinh viên công nghệ sẽ được làm việc với các máy móc thiết bị thật sự để có thể đáp ứng tốt công việc trong những ngày làm việc đầu tiên khi ra trường

Cả kỹ sư và nhà công nghệ đều ứng dụng kỹ thuật cho việc cải thiện xã hội

Sự khác biệt chủ yếu là người kỹ sư có thể tạo ra những công nghệ mới thông qua nghiên cứu, thiết kế và phát triển Không chi được huấn luyện để sử dụng những quy trình hoặc máy móc cụ thể, những sinh viên kỹ thuật còn được học những môn khoa học kỹ thuật và toán học bổ sung Điều này giúp người kỹ sư có thể phát triển được ngành nghề của họ và cải tiến kỹ thuật

Có những lĩnh vực mà người kỹ sư và nhà công nghệ thực hiện những công việc tương tự nhau Ví dụ, trong sản xuất, người kỹ sư và nhà công nghệ được giao nhiệm vụ với tư cách là một người giám sát dây chuyền sản xuất của những người công nhân, trong lĩnh vực dịch vụ kỹ thuật cả hai đều được giao vị trí nhân viên hỗ trợ kỹ thuật Tuy nhiên, hầu hết những cơ hội là khác nhau cho người kỹ sư và nhà công nghệ sau khi tốt nghiệp

- Nhà công nghệ nhận biết sự cần thiết của các thiết bị mạng máy tính cho công việc kinh doanh và giám sát việc lắp đặt các thiết bị này; người kỹ sư thiết kế những máy tính mói truyền tải dữ liệu nhanh hơn

- Nhà công nghệ phát triển một quy trình để sản xuất trục của động cơ máy bay, sử dụng công nghệ hàn mới; người kỹ sư phát triển máy hàn mới

- Nhà công nghệ phân tích dây chuyền sản phẩm và nhận dạng thiết bị máy móc mới để cải thiện sản phẩm; người kỹ sư phát triển một máy tính mô phỏng tiến trình để phân tích ảnh hưởng của thiết bị được đề xuất

- Nhà công nghệ nhận dạng thiết bị cần thiết cho việc lắp ráp một đầu đọc đĩa DVD; người kỹ sư thiết kế đầu đọc đĩa DVD

- Nhà công nghệ nhận dạng vật liệu xây dựng thích họp và giám sát việc xây dựng tòa nhà mới; người kỹ sư xác định các kết cấu tòa nhà thích họp, tính đến loại đất, đề xuất cách sử dụng, những nguy cơ động đất và những yêu cầu thiết kế khác

Kỹ sư làm gì?

Kỹ thuật là một ngành nghề thú vị với cơ hội việc làm rộng lớn Người kỹ sư

có thể làm việc trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, như: chế tạo, điện tử, y tế, nông nghiệp, xây dựng, truyền thông, giải trí, năng lượng, hàng tiêu dùng, vận tải, Người kỹ sư cố thể trực tiếp đảm nhiệm thực hiện các nhiệm vụ theo ngành được đào tạo, như: nghiên cứu, phát triển, kiểm tra, thiết kế, phân tích, hỗ trợ kỹ thuât,

Người kỹ sư có thể giữ vai trò kỹ sư trưởng hay trưởng nhóm, chỉ huy một nhóm kỹ sư Ngoài ra, người kỹ sư cũng có thể đảm nhiệm các chức vụ lãnh đạo, từ

tổ trưởng kỹ thuật, trưởng phòng hoặc phó giám đốc, giám đốc xí nghiệp, công ty, tổng công ty, với chức năng điều hành hoạt động của một hệ thống kỹ thuật hoặc

hệ thống kinh doanh

Để có thể tiếp cận, thu thập thông tin về nghề nghiệp, chúng ta có thể thực hiện một số cách như: tham gia các hội chợ việc làm, tham dự các hội thảo ở các trường

do những nhà tuyển dụng lao động tổ chức, liên hệ với các khoa đào tạo kỹ thuật, gặp

gỡ các kỹ sư đang làm việc, ghi danh một môn học kỹ thuật tự chọn,

1.2.2 Các chức năng của kỹ thuật

Kỹ thuật -bao gồm nhiều chức năng chủ yéu khác nhau như được trình bày

dưới đây

Nghiên cứu

Trong các chức năng của kỹ thuật, thì chức năng nghiên cứu gần với các chức năng của khoa học nhất Người kỹ sư nghiên cứu phải có các kiến thức căn bản về hóa học, sinh học, vật lý và toán học, tìm hiểu chúng để có thể vượt qua các rào chắn, cản trở sự tiến bộ Nhà nghiên cứu kỹ thuật quan tâm đến việc áp dụng một bước đột phá hơn là tìm hiểu những gì liên quan đến bước đột phá đó Người kỹ sư nghiên cứu tiến hành tìm hiểu để mở rộng kiến thức bằng cách sử dụng các phương tiện khác nhau, chẳng hạn như thừ nghiệm Kỹ sư nghiên cứu có thể tham gia vào việc thiết kế, thử nghiệm và giải thích kết quả Việc thực nghiệm quy mô lớn có thể có sự tham gia phối hợp với những thành phần khác, như nhà khoa học, kỹ thuật viên, người vận hành,

Nghiên cứu cũng có thể được tiến hành bằng máy tính Kỹ thuật máy tính được phát triển để có thể tính toán các giải pháp cho những vấn đề phức tạp mà không cần phải tiến hành thực nghiệm tốn kém chi phí và thời gian Việc nghiên cứu tính toán đòi hỏi tạo ra các mô hình toán học để mổ phỏng các hiện tượng xảy ra trong nghiên cứu Kỹ sư nghiên cứu cũng có thể phát triển các kỹ thuật tính toán để thực hiện các tính toán phức tạp một cách kịp thời và hiệu quả

Các kỹ sư nghiên cứu thường làm việc cho một số trung tâm nghiên cứu, như các trường đại học, các phòng thí nghiệm quốc gia, trung tâm nghiên cứu công nghiệp, Do đó, người kỹ sư nghiên cứu cần thiết phải có học vị cao, thường là học vị tiến

sĩ, hay tối thiểu là học vị thạc sĩ

Phát triển

Kỹ sư phát triển là cầu nối giữa thử nghiệm và thực tế sản xuất Chức năng phát triển thường được kết hợp với chức năng nghiên cứu, được gọi là R&D (Research and Development - Nghiên cứu và phát triển) Kỹ sư phát triển sẽ áp dụng những kiến thức từ các nhà nghiên cứu và áp dụng cho một sản phẩm hoặc một ứng dụng cụ thể

Kỹ sư phát triển tìm hiểu các cách thức để kết hợp những kết quả, khám phá của nhà nghiên cứu với sản phẩm để kiểm tra tính khả thi của chúng

Thông thường, một ý tưởng đã được chứng minh ưong phòng thí nghiệm cần

phải được điều chỉnh trước khi nó có thể được đưa vào sản xuất hàng loạt Kỹ sư phát triển có vai trò nhận dạng các vấn đề cần giải quyết và làm việc với kỹ sư thiết kế để điều chỉnh chúng

Một ví dụ về quá trình phát triển là xây dựng các mẫu xe concept (xe khái niệm) trong ngành công nghiệp ô tô Đây là những chiếc xe kết hợp với các ý tưởng thiết kế và công nghệ mới, độc đáo Những chiếc xe này thường được thử nghiệm để kiểm tra toàn diện nhằm xác định những ý tưởng mới được ứng dụng trên xe như thế nào

cơ thể con người, đảm bảo sàn phẩm không gây nên các rủi ro, nguy hiểm Một khó khăn nữa là trong quá trình thử nghỉệm, việc đo lường, thu thập dữ liệu phải chính xác nhưng không can thiệp vào hoạt động của máy Do đó, kỹ sư thử nghiệm phải hợp tác với các kỹ sư thiết kế để làm thế nào có thể gắn các thiết bị đo lường nhưng vẫn đáp ứng được mục đích thiết kế của máy

Kỹ sư thử nghiệm phải có những kỹ năng kỹ thuật, và giải quyết vấn đề, có khả năng làm việc nhóm Kỹ sư thử nghiệm làm việc với kỹ sư thiết kế, kỹ sư phát triển, với kỹ thuật viên, thợ thủ công, cũng như quản lý

Một ví dụ khác cho công việc của kỹ sư thử nghiệm là kiểm tra va chạm của một ô tô để quan sát tác dụng của túi khí và vùng bị biến dạng trên đầu ô tô

Kỹ sư thiết kế là người chịu trách nhiệm cung cấp các thông số kỹ thuật của sản phẩm Kỹ sư thiết kế chịu trách nhiệm với một chi tiết, hoặc một bộ phận của sản phẩm Các bộ phận này sau đó sẽ được lắp ráp thành một sản phẩm hoàn chỉnh Kỹ

sư thiết kế sẽ cho ra thông số kích thước, thông số kỹ thuật của những chi tiết này để đảm bảo rằng nó phù hợp với các chi tiết liên quan khác Họ sử dụng các công cụ, phần mềm máy tính hiện đại để hỗ trợ việc thiết kế Kỹ sư thiết kế sử dụng kiến thức của họ về các định luật khoa học và toán học, cùng với kinh nghiệm, để tạo ra hình dạng phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

Các kỹ sư thiết kế cũng phải đảm bảo độ tin cậy và an toàn của sản phẩm Điều này đòi hỏi phải phối hợp với các kỹ sư phân tích để mô phỏng các sản phẩm phức tạp và điều kiện thực tế, với các kỹ sư thử nghiệm để thu thập dữ liệu về độ tin cậy

và an toàn của sản phẩm Các kỹ sư thiết kế chịu trách nhiệm điều chỉnh thiết kế dựa trên các kết quả thử nghiệm Ngoài ra, kỹ sư thiết kế cũng có liên quan với kỹ sư sản xuất để đảm bảo chi phí sản' phẩm hợp lý

Kỹ sư thiết kế cũng có thể làm việc với các sản phẩm hiện có, thiết kế lại các

bộ phận để giảm chi phí, thời gian sản xuất, thiết kế lại những sản phẩm không thành công trước đó hay thay đổi theo yêu cầu của người sử dụng

Phân tích

Phân tích kỹ thuật là một chức năng được thực hiện kết hợp với chức năng phát triển, thiết kế và nghiên cứu Kỹ sư phân tích sử dụng các mô hình toán học và công cụ tính toán để cung cấp các thông tin cần thiết cho các kỹ sư thiết kế, kỹ sư phát triển, kỹ sư nghiên cứu để giúp họ hoàn thành chức năng của mình Kỹ sư phân tích thường là những chuyên gia trong lĩnh vực công nghệ quan trọng phục vụ sản xuất sản phẩm hoặc dịch vụ Kỹ sư phân tích thường rất giỏi về nhiều lĩnh vực như: truyền nhiệt, cơ học lưu chất, rung động, động lực học, âm học, Họ có học vị cao

và có kinh nghiệm trong lĩnh vực chuyên môn của mình

Kỹ sư phân tích đòi hỏi phải phối hợp với các kỹ sư thử nghiệm để thiết kế những thí nghiệm thích hợp và ghi lại các dữ liệu có liên quan, sử dụng trong chương

trình mô phỏng và các mô hình toán học

Một ví dụ của chức năng phân tích là dự đoán nhiệt độ của một động cơ máy bay Các kỹ sư thiết kế sau đó sẽ sử dụng các kết quả này để đảm bảo các hệ thống động cơ máy bay làm việc đáng tin cậy

Hệ thống

Kỹ sư hệ thống có liên quan với các công việc thiết kế, phát triển, sản xuất và hoạt động của một hệ thống hoặc sản phẩm hoàn chỉnh Kỹ sư thiết kế được tham gia vào công việc thiết kế các bộ phận riêng lẻ, còn kỹ sư hệ thống chịu trách nhiệm tổng hợp các thành phần và bộ phận thành một sản phẩm hoàn chỉnh, chịu trách nhiệm đảm bảo các chi tiết của một sản phẩm có thể phối hợp hoạt động hiệu quả như dự định của các kỹ sư thiết kế

Kỹ sư hệ thống có trách nhiệm đảm bảo hình dáng chi tiết hợp lý và làm việc như một đơn vị hoàn chinh Kỹ sư hệ thống cũng chịu trách nhiệm xác định tất cả các yêu cầu thiết kế Muốn vậy cần tiếp xúc với khách hàng hoặc nhân viên tiếp thị để xác định chính xác nhu cầu thị trường, về mặt kỹ thuật, kỹ sư hệ thống có trách nhiệm đáp ứng yêu cầu thiết kế tổng thể

Kỹ thuật hệ thống là một lĩnh vực mà người kỹ sư chỉ tham gia sau khi đã thành thạo một số phòng ban quan trọng của hệ thống, chẳng hạn như thiết kế hoặc phát triển sản phẩm

Chế tạo

Kỹ sư chế tạo biến các thông số kỹ thuật trên bản vẽ của kỹ sư thiết kế thành một sản phẩm thực sự, xây dựng quy trình để chế tạo sản phẩm, biến nguyên vật liệu thành các chi tiết, sản phẩm hoàn thiện bằng cách sử dụng máy móc và các quy trình mới nhất Kỹ sư chế tạo làm việc với các kỹ thuật viên trên dây chuyền gia công, lắp ráp, quản lý

Các kỹ sư sử dụng những phương pháp thống kê để xác định độ chính xác của một quá trình Điều này rất quan trọng vì nếu có một sai sót trong quá trình chế tạo

có thể dẫn đến lỗi không thể sử dụng hoặc không thể đáp ứng nhu cầu của khách hàng Kỹ sư chế tạo rất quan tâm về chất lượng của sản phẩm mà họ tạo ra

Các kỹ sư sản xuất cũng chịu trách nhiệm cho việc duy trì một môi trường làm

việc an toàn và đáng tin ẹậy, bao gồm cả an toàn của người lao động tại nơi làm việc

và sự tác động của quá trình sản xuất đến môi trường

Kỹ sư chế tạo phải có năng lực làm việc với nhiều đối tượng, bao gồm kỹ sư thiết kế, bán hàng và quản lý

Vận hành và bảo trì

Hoạt động của một nhà máy phải được duy trì thường xuyên Kỹ sư vận hành

là người chịu trách nhiệm giám sát hiệu suất hoạt động của nhà máy Kỹ sư vận hành phải có hiểu biết rộng liên quan đến các lĩnh vực cơ khí và điện để có thể duy trì một dây chuyền sản xuất Họ phải có khả năng tương tác với các kỹ sư chế tạo, cồng nhân

và kỹ thuật viên bảo trì thiết bị Họ phải phối hợp kế hoạch bảo trì thiết bị của các kỹ thuật viên để đảm bảo hiệu quả làm việc của thiết bị, giảm thiểu thời gian ngừng sản xuất

Kỹ sư vận hành và bảo trì không làm những công việc trực tiếp sản xuất nhưng

có liên quan đến sản xuất Các hãng hàng không có đội ngũ các kỹ sư bảo trì để lên

kế hoạch, giám sát việc kiểm tra an toàn và bảo trì Các kỹ sư phải có chuyên môn về

kỹ thuật kiểm tra và giám sát tình trạng để xác định các vấn để, rủi ro có thể xảy ra Các cơ sở y tế lớn hay các ngành dịch vụ cần có các kỹ sư vận hành và bảo trì để giám sát hoạt động của các thiết bị của họ

Hỗ trợ kỹ thuật

Một kỹ sư hỗ trợ kỹ thuật là cầu nối giữa khách hàng và sản phẩm, hỗ trợ cài đặt, vận hành hoặc sử dụng sản phẩm Các kỹ sư hỗ trợ kỹ thuật cũng có thể tham gia vào việc hỗ trợ xây dựng, giám sát thành lập một nhà máy Ví dụ, một nhà máy thủy điện mới có thể nhờ những kỹ sư hỗ trợ kỹ thuật giám sát việc lắp đặt và giải quyết các vấn đề để nhà máy có thể đi vào hoạt động Người kỹ sư hỗ trợ kỹ thuật phải có các kỹ năng giải quyết vấn đề tốt cũng như có khả năng đào tạo kỹ thuật

Kỹ sư hỗ trợ kỹ thuật cũng có thể giải quyết những vấn đề của một sản phẩm đang được sử dụng, như lỗi thiết kế

Hỗ trợ kỹ thuật hiện đại cũng đang được sử dụng như một dịch vụ hỗ trợ Kỹ

sư hỗ trợ kỹ thuật làm việc với khách hàng để vận hành và quản lý các thiết bị của

họ Ví dụ, một nhà sản xuất thiết bị y tế có thể cung cấp các dịch vụ hỗ trợ đến các

bệnh viện để quản lý và vận hành các thiết bị y tế Các kỹ sư không chỉ bảo trì các thiết bị mà còn hướng dẫn, giúp đỡ bệnh viện những phương pháp sử dụng hiệu quả nhất

Hỗ trợ khách hàng

Chức năng hỗ trợ khách hàng tương tự hỗ trợ kỹ thuật, có vai trò như một cầu nối giữa nhà sản xuất và khách hàng Tuy nhiên, kỹ sư hỗ trợ khách hàng còn phải tham gia vào các hoạt động kinh doanh và quan hệ với khách hàng Các kỹ sư được lựa chọn cho chức năng này vì kiến thức kỹ thuật và khả năng giải quyết vấn đề Thông thường các vị trí này đòi hỏi kinh nghiệm về sản phẩm và khách hàng, và cũng

có thể được đào tạo thêm về kinh doanh

Kỹ sư hỗ trợ khách hàng làm việc với các kỹ sư hỗ trợ kỹ thuật để đảm bảo sự hài lòng của khách hàng, đánh giá hoạt động có hiệu quả hay không thông qua phản hồi từ khách hàng Họ cũng có thể làm việc với những người quản lý

Trong một số trường họp, các kỹ sư được giao nhiệm vụ là do các khách hàng cũng là những người trong ngành kỹ thuật và có những câu hỏi liên quan đến kỹ thuật Khi đó, cần có kỹ sư bán hàng với nền tảng kỹ thuật chắc chắn để có thể trả lời những câu hỏi này Thị trường lao động về kỹ sư bán hàng đang phát triển do một thực tế là các sản phẩm ngày càng phức tạp về mặt kỹ thuật

Tư vấn

Một kỹ sư tư vấn làm việc độc lập hay làm việc cho một công ty không cung cấp hàng hóa, dịch vụ trực tiếp đến người dùng Các công ty này cung cấp kỹ thuật chuyên môn cho các tổ chức, công ty Nhiều công ty lớn không có chuyên gia kỹ