Nghiên cứu xây dựng bài giảng sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Dựa trên cơ sở tổng hợp những thành tựu của nhân loại từ trước tới nay, đặc biệt những thành tựu hiện đại của khoa học giáo dục và các khoa học liên quan như sinh học, tâm lý học, điều k

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGHIÊN C ỨU XÂY DỰNG BÀI GIẢNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG

TI ẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ

LU ẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Hà N ội, 2010

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGHIÊN C ỨU XÂY DỰNG BÀI GIẢNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG

TI ẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ

LU ẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:

TS PH ẠM VĂN BÌNH

Hà N ội, 2010

1

Lời cảm ơn

Trong thời gian sáu tháng qua, tôi đã hoàn thành xong bản luận văn với đề tài :

“ Nghiên cứu xây dựng bài giảng Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ”

Để có được kết quả này là nhờ vào sự nỗ lực làm việc của bản thân; Sự giúp đỡ tận

tình của Thầy Phạm Văn Bình trong suốt thời gian thực hiện luận văn; Ban chủ

nhiệm khoa Sư phạm kĩ thuật đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi thực hiện

thành công luận văn tốt nghiệp này; Gia đình, bạn bè đã không ngừng ủng hộ cả

về vật chất lẫn tinh thần, luôn luôn khích lệ, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời

gian trước và trong khi thực hiện luận văn

Tôi xin được gửi lời cảm ơn đặc biệt tới thầy giáo Phạm Văn Bình, gửi lời cảm

ơn chân thành tới Ban chủ nhiệm khoa Sư phạm kĩ thuật, gia đình, bạn bè và tất cả

những người thân đã không ngừng giúp đỡ, ủng hộ tôi trong suốt thời gian qua

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng luận văn không thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy,

tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo và bạn bè đồng

nghiệp để bản luận văn này được hoàn thiện hơn

Hà nội ngày 13 tháng 10 năm 2010

Tác giả

Trần thị Tâm

2

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan những gì tôi viết trong luận văn này là do sự tìm tòi và nghiên cứu của bản thân Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của các tác giả khác nêú có đều được trích dẫn nguồn gốc cụ thể

Luận văn này cho đến nay chưa được bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo vệ luận văn Thạc sỹ nào Các số liệu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi cam đoan trên đây

Hà nội, ngày 13 tháng 10 năm 2010

Tác giả

Trần thị tâm

3

Mục lục

Lời cảm ơn 1

Lời cam đoan 2

Danh mục các hình vẽ minh hoạ, bảng biểu 6

Mở đầu 7

1 Lý do chọn đề tài 7

2 Mục đích nghiên cứu và nhiệm vụ nghiên cứu 8

a) Mục đích nghiên cứu 8

b) Nhiệm vụ nghiên cứu 8

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu 8

b) Phạm vi nghiên cứu 8

4 Giả thuyết khoa học 8

5 Phương pháp nghiên cứu 9

Chương 1 cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng bài giảng “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả” 1 Công nghệ dạy học a) Công nghệ 12

b) Công nghệ dạy học 13

2 Phương tiện dạy học a) Phương tiện dạy học 14

b) Một số nguyên tắc sư phạm trong việc tạo ra và sử dụng phương tiện dạy học 18

c) Phân loại phương tiện dạy học 19

3 Quy trình dạy học theo công nghệ a) Quy trình dạy học truyền thống 21

b) Quy trình dạy học theo môđun 21

c) Quy trình dạy học theo năng lực thực hiện 22

4

d) Quy trình dạy học theo Dacum 22

e) Quy trình dạy học theo công nghệ 22

4 Đặc điểm tâm lý sinh viên a) Sự phát triển về nhận thức và trí tuệ của sinh viên 23

b) Sự phát triển động cơ học tập của sinh viên 24

c) Đời sống xúc cảm, tình cảm của sinh viên 25

d) Đặc điểm về tự đánh giá, tự ý thức, tự giáo dục ở sinh viên 26

Chương 2 Nghiên cứu xây dựng bài giảng “ Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ” I Vai trò của năng lượng trong sản xuất và đời sống 1 Lịch sử phát triển của công nghệ năng lượng 28

2 Tình hình khai thác sử dụng các nguồn năng lượng 30

a) Dầu mỏ 30

b)Than đá 31

c) Thuỷ năng 32

d) Năng lượng hạt nhân 32

e) Năng lượng mặt trời 33

f) Năng lượng gió 34

g) Năng lượng địa nhiệt 35

h) Năng lượng biển 36

i) Năng lượng hydro 36

j) Năng lượng sinh học 37

3 Năng luợng và môi trường 38

4 Kết luận 38

II Phân tích chung về môn học " Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả” 1.Tên môn học 39

2.Số đơn vị học trình 39

3.Trình độ 39

5

4.Điều kiện môn học 39

5.Nhiệm vụ của sinh viên 39

6 Mục tiêu chung của môn học 39

7.Tài liệu tham khảo 39

8.Chương trình môn học 39

9.Lựa chọn công cụ và phương tiện hỗ trợ để xây dựng bài giảng môn

học " Sử dụng năng lượng điện tiết kiệm và hiệu quả" 41

Chương 3 Thiết kế bài giảng 45

“ Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ” Kết luận và một số kiến nghị 70

Tóm tắt luận văn 71

Tài liệu tham khảo 75

Hình 5,6,7 – Vai trò và công dụng của máy biến áp

Hình 8,9,10,11,12,13,14 – Cấu tạo của máy biến áp

Hình 15,16,17 – Nguyên lý làm việc của máy biến áp

Hình 18,19,20,21,22,23,24,25 – Tổn thất sắt từ của máy biến áp

Hình 26,27 – Tổn thất do dòng điện Phucô trong máy biến áp

Hình 28 – Tổn thất đồng trong máy biến áp

Hình 29,30,31,32 – Kết luận

Hình 33,34 – Tiết kiệm năng lượng trong thiết kế, chế tạo máy biến áp

Hình 35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48 – Công nghệ chế tạo kim loại vô định hình

Hình 49,50,51,52,53,54,55 – Các ưu điểm của thép vô định hình

cổ đại sử dụng năng lượng gió để xay xát, kéo thuyền bè v.v Trình độ phát triển sản xuất ngày càng cao, càng tiêu tốn nhiều năng lượng và tạo ra thách thức to lớn

đối với môi trường

Ngày nay, năng lượng càng trở nên có tính chất sống còn đối với nhân loại, bởi nguồn năng lượng hoá thạch đang dần cạn kiệt và sự phát triển của sản xuất đặt ra những vấn đề hết sức cấp bách Để phát triển bền vững con người phải sử dụng năng lượng một cách tiết kiệm và hiệu quả, đồng thời phải nghiên cứu phát triển các nguồn năng lượng mới có tính chất tái tạo và thân thiện với môi trường

Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình phát triển năng lượng Thực hiện tốt công tác này sẽ góp phần đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng ngày một cao hơn của nền kinh tế quốc dân, đồng thời bảo

vệ được môi trường Khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên năng lượng giúp tiết kiệm ngoại tệ, phát triển kinh tế – xã hội một cách bền vững

ở Việt Nam, để thực hiện việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả nhà nước đã xây dựng một loạt các văn bản có tính chất pháp quy về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Ví dụ:

• Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 24/11/2009/QH12

• Nghị định 102/2003/NĐ - CP về tiết kiệm năng lượng Quyết định số 79/2006 QĐ - CP Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Tiếp theo, Thủ tướng chính phủ ký quyết định số 1855/QĐ - TTg phê duyệt Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia đến năm 2020, tầm nhìn đến năm

2050 Để góp phần thực hiện Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, Bộ Giáo dục và Đào tạo chủ trì dự án đưa giáo dục

sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào nhà trường

8

Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, việc tăng cường công tác thông tin tuyên truyền

và giáo dục việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào thực tế cuộc sống là rất cần thiết Đặc biệt là thế hệ trẻ, những người còn ngồi trên ghế nhà trường nhưng trong tương lai sẽ làm chủ xã hội, có vai trò quyết định đến việc sử dụng năng lượng Vì vậy, thế hệ trẻ cần có hiểu biết đầy đủ về vai trò của năng lượng, những vấn đề cấp bách của năng lượng thực tế và hình thành ý thức, thói quen trong việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Đồng thời cũng cần nắm vững các giải pháp

kĩ thuật trong việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Những trình bày ở trên chính là lý do để tôi lựa chọn đề tài “ Xây dựng bài giảng sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ” vào chương trình đào tạo của các trường đại học và cao đẳng hiện nay

2 Mục đích nghiên cứu và nhiệm vụ nghiên cứu

a) Mục đích nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu xây dựng bài giảng cho môn học “ Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ” để đưa vào chương trình đào tạo của các trường đại học và cao

đẳng

b) Nhiệm vụ nghiên cứu

• Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng bài giảng cho môn học

“ Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ”

• Nghiên cứu xây dựng bài giảng “ Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ”

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

a) Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là xây dựng bài giảng cho môn học “ Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ”

b) Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu là xây dựng bài giảng “ Sử dụng năng lượng điện tiết kiệm và hiệu quả ”

4 Giả thiết khoa học

Việc đưa ra môn học “ Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ” sẽ góp phần nâng cao vốn hiểu biết của thế hệ trẻ về vai trò của năng lượng, những vấn đề cấp

9

bách của năng lượng thực tế tới cuộc sống của con người và quan trọng hơn cả là hình thành cho thế hệ trẻ thói quen, ý thức trong việc Sử dụng năng lượng điện tiết kiệm và hiệu quả

10

Chương 1

Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng bài giảng

“ Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ”

Như trong phần mở đầu tôi đã đề cập, trước những vấn đề cấp bách hiện nay của năng lượng thực tế tới cuộc sống của con người cần phải có những biện pháp để tuyên truyền và giáo dục việc sử dụng năng lượng điện tiết kiệm và hiệu quả vào thực tế cuộc sống Và một trong những biện pháp mang lại hiệu quả cao đó là nghiên cứu xây dựng nên nội dung chương trình môn học về Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào chương trình đào tạo của các trường đại học và cao đẳng hiện nay

Biện pháp tuyên truyền và giáo dục vấn đề sử dụng năng lượng thông qua hoạt

động dạy học trong các trường học là biện pháp sẽ mang lại hiệu quả cao, bởi lẽ hoạt động dạy học là một trong những hoạt động đặc thù của xã hội loài người Bản chất của hoạt động dạy học là quá trình tổ chức việc lĩnh hội tri thức thông qua hoạt

động dạy của giáo viên và hoạt động học tập của học sinh Trong đó giáo viên giữ vai trò chủ động tổ chức hoạt động dạy; còn người học giữ vai trò chủ động, tích cực

và sáng tạo trong việc tiếp thu tri thức, hình thành kỹ năng và thái độ cần thiết

Hoạt động dạy học có thể được tổ chức với nhiều phương thức khác nhau, trong

đó công nghệ dạy học là một trong những phương thức bộc lộ nhiều thế mạnh Công nghệ là một danh từ chỉ tổng thể nói chung các phương pháp gia công, chế tạo, làm thay đổi trạng thái, tính chất, hình dáng nguyên vật liệu hay bán thành phẩm sử dụng trong quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh Công nghệ dạy học

được hiểu là một khoa học về giáo dục con người Dựa trên cơ sở tổng hợp những thành tựu của nhân loại từ trước tới nay, đặc biệt những thành tựu hiện đại của khoa học giáo dục và các khoa học liên quan như sinh học, tâm lý học, điều khiển học, lý thuyết tổ chức, lôgíc học, kinh tế học giáo dục v.v… Công nghệ dạy học tổ chức một cách khoa học quá trình đào tạo con người bằng cách xác định một cách chính xác và sử dụng tối ưu đầu ra (mục tiêu giáo dục), đầu vào (học sinh), nội dung dạy học, các điều kiện phương tiện kỹ thuật dạy học, các tiêu chuẩn đánh giá, hệ phương

11

pháp tích cực hoá, chương trình hoá (quy trình hoá) và cá thể hoá quá trình dạy học, với sự chi phí tối ưu thời gian, sức lực, tiền của của giáo viên, học sinh, nhân dân và nhà nước nhằm đạt được mục đích giáo dục và đáp ứng được kịp thời những yêu cầu của thời đại

Hoạt động dạy học là hoạt động quan trọng nhằm đáp ứng nhu cầu và cũng là yêu cầu để xã hội loài người tồn tại và phát triển Trong quá trình đó giáo viên luôn chủ

động tổ chức, điều khiển, điều chỉnh, kiểm tra, đánh giá hoạt động dạy học Học sinh với tư cách là chủ thể của hoạt động học, họ luôn tích cực, chủ động, sáng tạo

để tiếp thu tri thức khoa học, hình thành kỹ năng, thái độ theo hướng tích cực Vậy quá trình dạy học là quá trình nhận thức độc đáo của người học sinh dưới sự chỉ đạo của giáo viên, đây là quá trình hai mặt (dạy và học) nhằm đạt được các nhiệm vụ dạy học, đạt được chất lượng và hiệu quả dạy học

Dạy học là quá trình tổ chức việc nhận thức cho học sinh của giáo viên, giáo viên cần tổ chức ra các tình huống học tập chứa đựng những mâu thuẫn và sự hấp dẫn bởi các mâu thuẫn để lôi cuốn học sinh vào quá trình khám phá mâu thuẫn, tiếp thu tri thức, hình thành kỹ năng, kỹ xảo nghề nghiệp, phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành nhân cách của bản thân

Dạy học là một quá trình điều khiển, tự điều khiển và là quá trình điều khiển được Quá trình dạy học là một hệ thống cân bằng động, gồm nhiều nhân tố tác động qua lại lẫn nhau theo những quy luật và nguyên tắc nhất định nhằm thực hiện các nhiệm vụ dạy học, nhằm đạt chất lượng và hiệu quả giáo dục

Công nghệ hoạt động dạy học được xem như là một quá trình công nghệ đặc biệt nhằm sản xuất ra những sản phẩm cao cấp: Những con người, những cán bộ khoa học kỹ thuật

Vậy, dạy học về bản chất là một quá trình thiết kế và góp phần thi công của người giáo viên và học tập về bản chất là một quá trình tự thiết kế và trực tiếp thi công của người học sinh có sự hướng dẫn, hỗ trợ ít nhiều của người giáo viên nhằm đạt được chất lượng và hiệu quả dạy học

đẳng trước giáo dục Có thể nói công nghệ dạy học là cuộc cách mạng thứ tư trong giáo dục, sau sự thành lập nhà trường, việc sử dụng chữ viết, việc in và dùng sách Vậy phải hiểu thế nào là công nghệ dạy học trong hoạt động dạy học

1 Công nghệ dạy học

a) Công nghệ

Theo từ điển tiếng Việt , công nghệ là các phương pháp, biện pháp kỹ thuật khai thác gia công, chế biến nguyên vật liệu để tạo thành các sản phẩm công nghiệp Trong Wikipedia, từ công nghệ – technology có nguồn gốc từ technologia, trong tiếng Hylạp, techne có nghĩa là “ thủ công” và logia có nghĩa là “ châm ngôn ”,

đây là một thuật ngữ rộng ám chỉ đến các công cụ và mưu mẹo của con người Tuỳ vào từng ngữ cảnh mà thuật ngữ công nghệ có thể được hiểu như sau:

• Công cụ hoặc máy móc giúp con người giải quyết các vấn đề

• Các kỹ thuật bao gồm các phương pháp, vật liệu, công cụ và các tiến trình để giải quyết một vấn đề

• Các sản phẩm được tạo ra phải hàng loạt và giống nhau

Như vậy, công nghệ có nhiều định nghĩa, một trong số các định nghĩa đã nói lên rằng công nghệ nghĩa là phát triển và ứng dụng các dụng cụ, máy móc, nguyên liệu và quy trình để giúp đỡ giải quyết những vấn đề của con người Với tư cách là hoạt động giúp con người trong giải quyết vấn đề thực tế để tạo ra các dụng cụ, máy móc, nguyên liệu hoặc quy trình tiêu chuẩn Việc tiêu chuẩn hoá như vậy là đặc thù chủ yếu của công nghệ

13

Thuật ngữ công nghệ thông thường được đặc trưng bởi các phát minh và cải tiến

sử dụng các nguyên lý , quy trình đã được khoa học phát hiện ra gần đây nhất Một định nghĩa khác được sử dụng trong kinh tế học, công nghệ là trạng thái hiện tại các kiến thức của con người trong việc kết hợp các nguồn lực để sản xuất ra các sản phẩm như mong muốn Như vậy, chúng ta có thể thay đổi công nghệ khi kiến thức kỹ thuật của chúng ta tăng lên

Trong phạm vi luận văn này, công nghệ được hiểu là một hệ thống các phương tiện, phương pháp và kỹ năng nhằm vận dụng quy luật khách quan, tác động vào một đối tượng nào đó, đạt một hiệu quả xác định cho con người

b) Công nghệ dạy học

Theo nghĩa hẹp, công nghệ dạy học là quá trình sử dụng các phương tiện kỹ thuật

và các phương tiện hỗ trợ vào việc dạy học nhằm nâng cao chất lượng học tập của học sinh

Theo nghĩa rộng (UNESCO 5/1970) thì công nghệ dạy học là khoa học về giáo dục đào tạo, nó xác lập các nguyên tắc hợp lý của công tác dạy học và xác lập các phương pháp và phương tiện có hiệu quả trong việc tổ chức quá trình dạy học Như vậy, công nghệ dạy học có thể xem như một quá trình công nghệ đặc biệt, một quá trình sản xuất những sản phẩm cao cấp, tinh vi nhất ( con người ) Trong quá trình này, học sinh không còn là đối tượng thụ động của quá trình tác động của giáo viên mà họ vừa là khách thể, vừa là chủ thể của quá trình dạy học

Công nghệ dạy học có những đặc điểm cơ bản sau đây:

• Tính hiện đại được hiểu là thường xuyên áp dụng vào thực tiễn dạy học những

đổi mới về dạy học có căn cứ khoa học và được kiểm tra bằng thực nghiệm

• Tính tối ưu hoá tức là chi phí ít thời gian, sức lực, tài chính nhưng lại đạt kết quả cao nhất trong quá trình dạy học

• Tính tích hợp là sử dụng nhiều khoa học, thành tựu khoa học vào quá trình dạy học

• Tính khoa học thể hiện là xây dựng được nhiều hệ thống khái niệm, phạm trù, quy luật để điều khiển quá trình dạy học

• Sử dụng các phương tiện dạy học, thể hiện ở mỗi khâu, mỗi vấn đề trong dạy học đều có thể gắn với những phương tiện kỹ thuật dạy học hiện đại

• Đánh giá kết quả quá trình dạy học một cách khách quan, kịp thời về định lượng và định tính

Như vậy, công nghệ dạy học ngày nay đang phát huy ảnh hưởng và tác dụng mạnh mẽ nhằm:

• Góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học

• Tạo điều kiện để tiến hành phân biệt hoá và cá thể hoá quá trình dạy học nói riêng, quá trình đào tạo nói chung

• Góp phần làm phong phú và hoàn thiện hơn cơ sở khoa học của dạy học, tạo cho nó những nền tảng khoa học vững chắc

• Làm cho hoạt động học tập của học sinh nhanh hơn, có năng suất và hiệu

15

thông điệp và phương tiện, phương tiện chở thông điệp đi, thông điệp từ giáo viên, tuỳ theo phương pháp dạy học, được các phương tiện chuyển đến học sinh Theo định nghĩa của Wolfgang Ihber, phương tiện là thiết bị có mang ký hiệu

được chế tạo có chủ ý về phương tiện dạy học và được sử dụng một cách có lựa chọn nhằm truyền đạt một nội dung nào đó đến người học

Tóm lại, phương tiện dạy học trong công nghệ dạy học là các vật mang thông tin

được sáng tạo ra có chủ ý về phương tiện dạy học và được sử dụng một cách có lựa chọn nhằm truyền đạt thông tin đến người học

Phương tiện dạy học thực hiện chức năng trực quan hóa hoạt động nhận thức của học sinh, dùng để thay thế các sự vật hiện tượng và các quá trình trong hiện thực

mà giáo viên và học sinh không trực tiếp tiếp cận được với chúng Phương tiện dạy học giúp giáo viên biết cách tiến hành huy động được các giác quan của học sinh tham gia vào quá trình lĩnh hội tri thức kỹ năng, kỹ xảo…giúp cho sự nhận thức của các em về hiện thực khách quan được dễ dàng Vì phương tiện dạy học không chỉ hỗ trợ tích cực vào việc thể hiện tính trực quan của nội dung dạy học của giáo viên mà còn giúp người học làm quen được với các yếu tố, các mối liên

hệ bên ngoài, bên trong của đối tượng nhận thức giúp họ hiểu sâu sắc vấn đề các lĩnh vực chuyên môn mà mình yêu thích Các kênh hình, kênh tiếng, kênh hỗn hợp (tạo cảm giác, xúc giác, cầm, nắm …) được thể hiện qua phương tiện dạy học làm cho quá trình dạy học diễn ra được thuận lợi hiệu quả, gây được ở học sinh hứng thú khi được tiếp cận với đối tượng nghiên cứu Đồng thời nó làm hình thành ở học sinh những ấn tượng, những cảm xúc do tác động của phương tiện dạy học và làm tăng cường độ tin cậy của các thông tin cần lĩnh hội

Phương tiện dạy học góp phần giải phóng sức lao động của thầy và trò, tạo

điều kiện cho hoạt động dạy và học: Phương tiện dạy học không chỉ cung cấp các tin tức chính xác và chắc chắn về đối tượng nghiên cứu mà còn kích thích và làm tích cực hóa các thao tác tư duy làm cho năng lực tư duy trừu tượng của học sinh

được phát triển Đồng thời giảm nhẹ được lao động của người giáo viên, vì phương tiện dạy học là cơ sở tiện lợi và giảm thiểu sự đầu tư về sức lực và thời gian khi tiếp cận và lĩnh hội các tri thức mới

16

Phương tiện dạy học còn làm thỏa mãn nhu cầu về hiểu biết và say mê học tập của học sinh các phương tiện dạy học nhất là phương tiện dạy học mới (phương tiện kỹ thuật dạy học) đã phản ánh được tích đa dạng phức tạp của sự vật hiện tượng, đã giúp cho người học có nhiều cơ hội phát triển được khả năng nhận thức

và thỏa mãn nhu cầu hiểu biết say mê học tập, các phương tiện dạy học đã kích thích được hoạt động tự học làm cơ sở cho việc biến quá trình đào tạo thành quá trình tự đào tạo

Phương tiện dạy học đóng một vai trò quan trọng trong dạy học, nó có quan

hệ hữu cơ với mục tiêu dạy học, nội dung dạy học và đặc biệt là phương pháp dạy học Phương tiện là một thành phần của quá trình dạy học

Nếu Công nghệ dạy học là một hệ thống phương tiện, phương pháp và kỹ năng tác

động vào con người, hình thành một nhân cách xác định thì phương tiện dạy học là một trong bốn thành phần của công nghệ dạy học và là một trong ba thành phần tác

động vào người học nhằm đạt mục đích dạy và học

Mục đích

Nội dung

Phương pháp

Phương tiệnHình 1: Mô tả quá trình dạy học

17

Trong mô hình thể hiện vị trí của phương tiện dạy học ta thấy: dạy học có các yếu

tố bên trong là hoạt động thống nhất mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện và các yếu tố bên ngoài là điều kiện về con người, văn hoá, xã hội Nội dung bài giảng là yếu tố quyết định cấu trúc của phương tiện dạy học Phương pháp dạy học và phương tiện có quan hệ chặt chẽ với nhau, phương pháp khác nhau thì phải chọn phương tiện khác nhau Việc sử dụng phương tiện dạy học hợp lý giúp cho phương pháp dạy học phát huy hơn nữa hiệu quả của nó

Trường

Dạy học

ĐIều kiện con người

ĐIều kiện văn hoá, xã hội Lĩnh vực

điều kiện

Lĩnh vực quyết định Tác động đến

con người

Tác động đến văn hoá, xã

hội

18

Như vậy, phương tiện dạy học là một trong những thành phần của quá trình dạy học Nó có vai trò quyết định hiệu quả của quá trình dạy học Điều quan trọng là phải lựa chọn những phương tiện phù hợp, đúng lúc, đúng chỗ trong cả quá trình dạy và học

b) Một số nguyên tắc sư phạm trong việc tạo ra và sử dụng phương tiện dạy học

Việc tạo ra các phương tiện theo ý đồ sư phạm là công việc hết sức khó khăn Tuy nhiên hiệu quả của việc sử dụng phương tiện còn tuỳ thuộc vào mỗi bản thân người dạy và người học Ba nguyên tắc cơ bản trong việc tạo ra và phương tiện dạy học như sau:

• Nguyên tắc đơn giản

Hering đã đưa ra nguyên tắc đơn giản trong dạy học: Quá trình đơn giản hoá một mệnh đề khoa học là một quá trình chuyển hoá mệnh đề phức tạp, mô tả nhiều đặc điểm đặc biệt của sự vật, hiện tượng thành mệnh đề khái quát, mô tả những đặc điểm chung nhất của các sự vật, hiện tượng mà vẫn giữ nguyên trình

đúng đắn về khoa học Quá trình đơn giản hoá có thể tiến hành bằng cách:

- Loại bỏ những thành phần thứ yếu trong mệnh đề

- Thay thế những đặc điểm riêng bằng một khái niệm khái quát

• Nguyên tắc trực quan

Về mặt triết học, LêNin đã chỉ rõ: “ Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn là con đường biện chứng của sự nhận thức chân lý, nhận thức thực tại khách quan” Theo quan điểm này, trực quan là xuất phát điểm của nhận thức, trực quan là nguồn cung cấp tri thức Theo tâm lý học nhận thức, quá trình nhận thức gồm ba giai đoạn: nhận thức cảm tính ( bằng các giác quan), nhận thức lý tính ( tư duy trừu tượng ) và giai đoạn tái sinh cụ thể trong tư duy ( vận dụng vào thực tiễn ) Nhận thức cảm tính nảy sinh do tác

động trực tiếp của các sự vật, hiện tượng liên quan đến giác quan con người ( thị giác, thính giác, xúc giác ) Nhận thức cảm tính là giai đoạn thấp của quá trình nhận thức vì nó mới phản ánh cái bên ngoài, cái không bản chất, song nó có vai trò rất quan trọng, tạo nên chất liệu cho tư duy trừu tượng Không có nhận thức cảm tính sẽ không có quá trình tư duy trừu tượng Khả năng tiếp thu thông tin

19

bằng thị giác lớn gấp 100 lần so với thính giác, do đó sự tác động vào thị giác có hiệu quả hơn nhiều so với tác động vào thính giác ( dùng ngôn ngữ, tiếng động )

• Nguyên tắc hiệu quả

Việc sử dụng phương tiện dạy học nhằm mục đích đem lại hiệu quả dạy học cao cho dù phương tiện có phức tạp Phương tiện phải được sử dụng đúng lúc, đúng chỗ, đúng độ và góp phần tích cực vào quá trình dạy học

- Nguyên tắc 1: Lựa chọn phương tiện dạy học phù hợp với tình huống bài học

- Nguyên tắc 2: Đảm bảo việc dùng các phương tiện phù hợp với độ tuổi, trình

độ, khối lượng kiến thức đã có và hứng thú, sở thích của người học

- Nguyên tắc 3: Đảm bảo thời gian khi dùng phương tiện kỹ thuật dạy học

- Nguyên tắc 4: Tuỳ thuộc số lượng học sinh để có thể dùng các phương tiện theo nhóm hay toàn lớp

Ngoài ra, còn phải đảm bảo nguyên tắc: đảm bảo tính sẵn sàng của các loại phương tiện, đồng thời giáo viên phải sưu tầm, tìm kiếm thêm hoặc khuyến khích người học mang tài liệu, đồ dùng học tập đến lớp; nguyên tắc đảm bảo yêu cầu học tập; nguyên tắc nắm vững nội dung học tập

c) Phân loại phương tiện dạy học

- Căn cứ vào lịch sử xuất hiện của phương tiện dạy học, ta có thể chia ra loại: phương tiện dạy học truyền thống và phương tiện dạy học mới

• Phương tiện dạy học truyền thống là phương tiện dạy học ra đời từ rất sớm như vật thật, mô hình, tranh, ảnh, bản vẽ … chúng được phân ra hai loại chính: phương tiện dạy học hai chiều, phương tiện dạy học 3 chiều

• Phương tiện dạy học mới gồm những phương tiện kỹ thuật dạy học như máy quay băng, đĩa, máy chiếu, máy tính, máy đa năng …chúng được phân ra thành phương tiện nghe, phương tiện nhìn, phương tiện nghe nhìn và phương tiện khác

- Căn cứ vào tính chất trực tiếp hay gián tiếp tham gia của phương tiện dạy học vào quá trình dạy học người ta có thể chia thành hai loại:

20

• Phương tiện dạy học trực tiếp gồm cả phương tiện truyền thống và hiện đại, chúng bao gồm các phương tiện dạy học mang tin và truyền tin, có vai trò rất lớn trong quá trình dạy học

• Phương tiện dạy học gián tiếp: Chúng có vai trò hỗ trợ dạy học rất cần thiết như bảng phấn, hệ thống chiếu sáng, hệ thống điều khiển nhiệt độ…

- Căn cứ vào yêu cầu sử dụng phương tiện dạy học người ta chia phương tiện dạy học ra làm ba loại:

• Phương tiện dạy học dùng cho giáo viên trong giảng dạy: Loại phương tiện dành riêng cho giáo viên sử dụng để giảng dạy và hướng dẫn học sinh học tập về chủng loại có thể giống như phương tiện dạy học dùng cho học sinh nhưng có thể có thêm các chức năng và được khai thác hết các chức năng của chúng ta trong quá trình vận dụng

• Phương tiện dạy học dùng cho sinh trong quá trình học tập Có thể giống với phương tiện dạy học dùng cho giáo viên nhưng về số lượng lớn hơn, tuổi thọ cần bền hơn để đáp ứng nhu cầu khai thác trong học tập của học sinh

• Phương tiện dạy học hỗ trợ và học Đây là các phương tiện có vai trò hỗ trợ dạy và học gồm phương tiện dạy học gián tiếp như trên

- Căn cứ vào tính chất hoạt động của phương tiện dạy học trong dạy và học người ta chia như sau:

• Các vật thật, vật mẫu, máy móc … đây là các phương tiện dạy học vận dụng vào hoạt động học tập để hình thành khái niệm cơ bản Các phương tiện dạy học này được vận dụng để giúp người học sử dụng hành động vật chất, hành

động phân tích… để tác động vào đối tượng nhằm làm bộc lộ logic của khái niệm về đối tượng ra bên ngoài một cách trực quan trong quá trình hình thành khái niệm

• Các vật tượng hình, mô hình, tranh ảnh, sơ đồ, tài liệu sao chép Các phương tiện dạy học này tham gia vào quá trình hành động mô hình hóa, khái quát

21

hóa trong quá trình hình thành khái niệm để chuyển hóa lôgic khái niệm từ bản thân sư vật hiện tượng của hiện thực vào vốn hiểu biết, kinh nghiệm của cá nhân thành vốn sống, năng lực của cá nhân

• Các vật thí nghiệm, thực hành, thực nghiệm là loại phương tiện dạy học tham gia vào quá trình hình thành các quan điểm nhận thức, quan điểm khoa học

• Các phương tiện dạy học (máy chiếu, máy tính…) là nhóm các phương tiện dạy học mới

Rõ ràng, phương tiện dạy học đã hỗ trợ đắc lực trong hoạt động dạy học làm cho quá trình lĩnh hội tri thức của người học diễn ra nhanh hơn, hiệu quả hơn

3 Quy trình dạy học theo công nghệ

a) Quy trình dạy học truyền thống

Quy trình dạy học truyền thống ra đời từ lâu, đây là quy trình dạy học theo niên chế Chương trình đào tạo gồm những môn học, bài học, tiết học, được thực hiện giảng dạy và học tập theo từng kỳ học, năm học và khoá học đã ấn định Các giờ học lý thuyết và thực hành tách biệt Kết thúc khoá học học sinh được cấp văn bằng tốt nghiệp về trình độ đã được đào tạo

b) Quy trình dạy học theo Môđun

Đào tạo theo Môđun là một hệ thống đào tạo không tách biệt giữa các giờ học lý thuyết và giờ học thực hành, nội dung đào tạo được chia thành các đơn vị hoặc các Môđun đào tạo độc lập Hình thức đào tạo đa dạng, tạo những lối vào và ra linh hoạt, tạo cơ hội mở cho người học có thể học tập suốt đời Mỗi Môđun là sự phân chia logic và hợp lý các đơn vị tri thức một cách có thể chấp nhận được và không thể chia nhỏ hơn được nữa Kết thúc mỗi Môđun học tập người học hoàn toàn vững vàng về tri thức, kỹ năng, thái độ nghề nghiệp và được cấp chứng chỉ; kết thúc một quy trình dạy học người học có được năng lực làm việc theo nội dung đã được đào tạo Đào tạo theo quy trình này bộc lộ nhiều ưu điểm trong lĩnh vực dạy nghề

22

c) Quy trình dạy học theo năng lực thực hiện

Đây là quy trình đào tạo coi trọng vấn đề định hướng đầu ra – kết quả của quá trình đào tạo; điều then chốt là từng người học có thể làm được cái gì và làm tốt như thế nào trong một tình huống lao động nhất định theo tiêu chuẩn đã đề ra từ trước Hai thành phần chủ yếu của đào tạo theo năng lực thực hiện là: Dạy - học các năng lực thực hiện và đánh giá, xác nhận các năng lực thực hiện Vậy năng lực thực hiện được hiểu là sự đáp ứng được của học sinh sau khi học về các tiêu chuẩn đặt ra từ trước đối với một tình huống/công việc nhất định

d) Quy trình dạy học theo Dacum

Quy trình đào tạo dạy học theo Dacum bộc lộ nhiều thế mạnh trong lĩnh vực đào tạo nghề, nó ra đời trong xu thế khắc nhằm phục những hạn chế của dạy học truyền thống, phát huy những ưu điểm của dạy học truyền thống đã có Điều sâu sắc nhất trong quy trình này chính là phương pháp phân tích nghề, đây là phương pháp được nhiều quy trình dạy học khác vận dụng một cách sáng tạo Phương pháp phân tích nghề theo Dacum đã vạch hướng khắc phục những hạn chế ở nhiều khâu, nhiều công đoạn trong các quy trình đào tạo như: Phân tích công việc, thiết kế chương trình, biên soạn chương trình, triển khai đào tạo, đánh giá

đào tạo

e) Quy trình dạy học theo công nghệ

Quy trình dạy học theo công nghệ là một cơ cấu các việc làm được sắp xếp tuyến tính theo thời gian

Trong quy trình dạy học theo quan điểm công nghệ, trật tự việc làm thể hiện tiến trình phát triển tự nhiên của đối tượng, chúng liên hệ hữu cơ với nhau Mỗi việc làm mà người học hoàn thành được sẽ khẳng định trình độ phát triển của các em, nói khác đi thì mỗi việc làm cần có sự quan hệ mật thiết với nhau trong hệ thống các việc làm và việc làm sau phải có độ khó nhất định so với việc làm kế tiếp trước nó

23

Về mặt kỹ thuật, mỗi việc làm được thể hiện ở một số thao tác, các thao tác này không nhất thiết liên hệ hữu cơ với nhau Trong số các thao tác cần có của một việc làm sẽ có những thao tác có trước việc làm (cái có sẵn) số còn lại dược hình thành và phát triển cùng với quá trình việc làm được giải quyết Như vậy muốn giáo dục thao tác phải giáo dục thông qua việc làm và bằng việc làm

Trong kỹ thuật, ta gặp lại mối quan hệ giữa mục đích và phương tiện Thao tác chỉ trở thành phương tiện khi nó đã được chế tạo Chừng nào còn đang được chế tạo (huấn luyện) nó còn là mục đích, như một sản phẩm của việc làm Nếu xét thuần tuý về mặt kỹ thuật thì quy trình công nghệ được hiểu là chuỗi tuyến tính các thao tác được sắp xếp theo trật tự nhất định

4 Đặc điểm tâm lý sinh viên

Sinh viên là một tầng lớp xã hội, một tổ chức xã hội quan trọng đối với mọi thể chế chính trị Họ là nhóm người có vị trí chuyển tiếp, chuẩn bị cho một đội ngũ trí thức có trình độ và nghề nghiệp tương đối cao trong xã hội Họ sẽ là nguồn dự trữ chủ yếu cho đội ngũ những chuyên gia theo các nghề nghiệp khác nhau trong cấu trúc của tầng lớp trí thức xã hội Tuy nhiên, do còn ngồi trên ghế nhà trường, chưa tham gia trực tiếp sản xuất ra của cải vật chất nên sinh viên chưa hoàn toàn

là một người tự lập về mọi mặt Những đặc điểm của sinh viên chịu sự chi phối của những đặc điểm phát triển thể chất, môi trường và vai trò của xã hội cụ thể

mà họ sống và hoạt động Những đặc điểm phát triển tâm lý của sinh viên rất phong phú, đa dạng và không đồng đều Sau đây là những nét cơ bản:

a) Sự phát triển về nhận thức, trí tuệ của sinh viên

Đặc điểm của hoạt động nhận thức có những nét cơ bản sau:

• Sinh viên học tập nhằm lĩnh hội các tri thức, hệ thống khái niệm khoa học, những kỹ năng, kỹ xảo nghề nghiệp, phát triển các phẩm chất nhân cách của chuyên gia tương lai Hoạt động nhận thức của họ vừa gắn kết chặt chẽ với nghiên cứu khoa học, vừa không tách rời hoạt động nghề nghiệp của một chuyên gia

24

• Hoạt động học tập của sinh viên được diễn ra theo thời gian chặt chẽ nhưng không quá khép kín mà được mở rộng theo khả năng và sở trường để họ có thể phát huy tối đa năng lực nhận thức của mình trong nhiều lĩnh vực

• Phương tiện nhận thức của Sinh viên được mở rộng và phong phú với các thư viện, phòng đọc, phòng thực nghiệm, phòng bộ môn với những khoa học cần thiết của từng ngành đào tạo Do đó phạm vi hoạt động nhận thức của Sinh viên rất đa dạng: vừa rèn luyện kĩ năng, kỹ xảo nghề nghiệp, vừa phát huy việc học nghề một cách rõ rệt Hoạt động học tập của sinh viên mang tính độc lập, tự chủ

và có tính sáng tạo cao Hoạt động tư duy của họ trong quá trình học tập chủ yếu là theo hướng phân tích, diễn giải, chứng minh các mệnh đề khoa học

b) Sự phát triển động cơ học tập của Sinh viên

Lĩnh vực động cơ học tập của Sinh viên rất phong phú và thường bộc lộ rõ

tính hệ thống Trong đó việc học tập của họ không chỉ bị chi phối bởi một

động cơ mà thường là một số động cơ nào đó Chẳng hạn, những động cơ có tính nhận thức đối với chính quá trình nghiên cứu, học tập như khao khát có tri thức, có trình độ, hứng thú với những vấn đề lý luận khoa học, những nội dung

có tính chất nghề nghiệp…những động cơ liên quan đến sự tự khẳng đinh, tự ý thức về năng lực, phẩm chất của người thanh niên trưởng thành, những động cơ

có tính chất xã hội…

Theo nghiên cứu của A.N Ghebơxơ, việc hình thành động cơ học tập của sinh viên phụ thuộc vào một số yếu tố sau:

• ý thức về mục đích gần và mục đích xa của việc học tập

• Nắm vững ý nghĩa lý luận và ý nghĩa thực tiễn của các tri thức lĩnh hội

• Nội dung mới của những tài liệu và thông tin khoa học được trình bày

• Tính hấp dẫn, sự xúc cảm của thông tin

• Tính nghề nghiệp được thể hiện rõ trong tài liệu được trình bày

• Lựa chọn được những bài tập phù hợp, gây được những hoàn cảnh có vấn

đề, tạo được những mâu thuẫn trong dạy học

• Thường xuyên duy trì được không khí, tâm lý nhận thức trong hoạt động học tập

25

Như vậy, trong quá trình học tập, động cơ của Sinh viên tiếp tục bị chi phối khá mạnh bởi chính vai trò của Giáo viên trong việc tổ chức hoạt động học Việc phát triển các động cơ tích cực của hoạt động học tập ở Sinh viên phụ thuộc vào một số điều kiện sư phạm nhất định như: Những bài giảng được trình bày theo hướng nêu vấn đề, gây ra những tình huống được giải quyết; những giờ thảo luận, những buổi hội thảo phát huy được tính độc lập, sáng tạo; việc hướng dẫn hoạt động nghiên cứu khoa học…có ý nghĩa quan trọng để phát triển động cơ nhận thức của Sinh viên theo hướng tích cực và hạn chế những động cơ tiêu cực trong học tập

c) Đời sống xúc cảm, tình cảm của Sinh viên

Theo B.G.Ananhev, tuổi Sinh viên là thời kỳ phát triển tích cực nhất của những loại tình cảm cao cấp như tình cảm trí tuệ, tình cảm đạo đức, tình cảm thẩm mỹ Những tình cảm này biểu hiện rất phong phú trong đời sống và hoạt

động của họ Hầu hết sinh viên biểu lộ sự chăm chỉ, say mê của mình đối với chuyên ngành và nghề nghiệp đã chọn Để thoả mãn tình cảm trí tuệ, họ học tập không chỉ ở thư viện và giảng đường trường mà còn mở rộng đào sâu kiến thức của mình bằng nhiều cách: học thêm ở các khoa khác, trường khác, tìm

đọc ở nhiều thư viện, ở các phương tiện truyền thông…Chính tình cảm trí tuệ làm cho lượng kiến thức sinh viên tích luỹ được rất lớn Hơn ai hết, sinh viên là người yêu cái đẹp thể hiện ở hành vi, phong thái đạo đức, cũng như vẻ đẹp thẩm mỹ của thiên nhiên hay con người.Tình cảm đạo đức và tình cảm thẩm

mỹ thể hiện chiều sâu rõ rệt Họ yêu thích cái gì, họ đều có thể phân tích, lý giải một cách có cơ sở Có những sinh viên đã xây dựng được “ triết lý ” cho cái đẹp của mình theo chiều hướng khá ổn định Điều này có thể lý giải tại sao

ở độ tuổi này sinh viên đã có cách cảm, cách nghĩ riêng, có phong cách kiến trúc, hội họa, điêu khắc riêng…

d) Đặc điểm về tự đánh giá, tự ý thức, tự giáo dục ở Sinh viên

• Tự đánh giá ( self evaluation ) là một trong những phẩm chất quan trọng, một trình độ phát triển cao của nhân cách.Tự đánh giá có ý nghĩa định hướng,

ở bản thân, từ đó có thái độ, hành vi hoạt động phù hợp nhằm tự điều chỉnh,

tự giáo dục để hoàn thiện và phát triển…

• Đặc điểm tự đánh giá ở sinh viên mang tính chất toàn diện và sâu sắc Biểu hiện cụ thể của nó là sinh viên không chỉ đánh giá hình ảnh bản thân mình có tính chất bề ngoài mà còn đi sâu vào các phẩm chất, các giá trị nhân cách Tự

đánh giá của họ không chỉ trả lời câu hỏi: Tôi là ai? Mà còn: Tôi là người thế nào? Tôi có phẩm chất gì? Tôi có xứng đáng không? Tại sao tôi là người như vậy? Cấp độ đánh giá có ý nghĩa tự ý thức, tự giáo dục

• Tự ý thức là một trình độ phát triển cao của ý thức, nó giúp sinh viên có hiểu biết về thái độ, hành vi, cử chỉ của mình để chủ động hướng hoạt động của mình đi theo những yêu cầu đòi hỏi của tập thể, của cộng đồng xã hội Những nghiên cứu của V.X.Merlin và E.Ilin đã cho thấy sinh viên rất quan tâm đến mức độ đánh giá tốc độ phản ứng của mình trong học tập, giao tiếp, phản ứng

đúng, nhanh với các đòi hỏi của hoàn cảnh bên ngoài là một năng lực của nhân cách và rất có ý nghĩa đối với hoạt động của họ Đa số Sinh viên tự đánh giá kỹ năng định hướng vào người khác ở mức độ trung bình Kỹ năng tự

đánh giá này giúp sinh viên thoả mãn nhu cầu giao tiếp ngày càng rộng rãi của mình trong cuộc sống

Tóm lại, những phẩm chất nhân cách: tự đánh giá, tự tin, lòng tự trọng, sự tự

ý thức đều phát triển mạnh mẽ ở tuổi sinh viên, có ý nghĩa rất lớn đối với việc

tự giáo dục, tự hoàn thiện bản thân theo hướng tích cực của những tri thức tương lai

Như vây, với đặc điểm tâm lý trên, Sinh viên có đầy đủ khả năng về tâm lý để

dễ dàng tiếp cận những kiến thức mới trong nội dung chương trình môn học “

Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ”

27

Chương 2

Nghiên cứu xây dựng bài giảng

“ Sử dụng năng lượng điện tiết kiệm và hiệu quả ”

I vai trò của năng lượng trong sản xuất và đời sống

Bảng 1 – Các mốc lịch sử của việc sử dụng năng lượng

Thời

gian Năng lượng sử dụng

Tiền sử Với việc phát hiện ngọn lửa, người tiền sử đã biết sử dụng nhiệt năng từ

gỗ để đun nấu, sưởi ấm, chiếu sáng

Cổ đại Con người đã biết sử dụng năng lượng gió để xay xát, kéo thuyền bè,

năng lượng dòng chảy để bơm nước, tưới tiêu

1687 Isaac Newton (1642-1727) xây dựng cơ sở lý thuyết cơ học đầu tiên, đặt

nền móng cho việc sử dụng cơ năng trong kỹ thuật

1738 Daniel Bernoulli (1700-1782) xây dựng cơ sở cho nghiên cứu cơ học chất

lỏng, đặt nền móng cho việc sử dụng thuỷ năng trong kỹ thuật

1756

Mikhail Lomonossov (1711-1785) đề xuất Định luật bảo toàn và biến đổi năng lượng, theo đó năng lượng không tự sinh ra, cũng không tự nhiên mất đi mà chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng khác, truyền từ vật này sang vật khác

1763

James Watt (1736-1919) phát triển máy hơi nước Năng lượng hơi nước góp phần giải phóng lao động cơ bắp của con người Bắt đầu kỷ nguyên công nghiệp hoá và cơ khí hoá

Than đá là nguồn nhiên liệu chủ yếu Mỗi tấn than đá tạo nên năng lượng

1860

J.C Maxwell (1đ831-1879) công bố lý thuyết trường điện từ thống nhất, hoàn thiện cơ sở điện từ và sử dụng năng lượng điện từ, đặt nền móng cho

sự ra đời của kỹ thuật điện tử

1860 Luyện thép ra đời thúc đẩy khai thác than phát triển

1870 Dầu mỏ bắt đầu được sử dụng trong công ngiệp và đời sống

1881 Tàu hoả chạy bằng hơi nước ra đời tại nước Anh

1890 Động cơ đốt trong được hoàn thiện Ôtô được sản xuất hành loạt

1898 Pierre và Marie Curie (1867-1934) tìm ra được chất phóng xạ Bắt đầu kỷ

nguyên năng lượng nguyên tử

1899 Max Planck (1858-1947) công bố thuyết lượng tử Cơ học lượng tử ra đời

1900 IEC (International Electrotechnical Commission) uỷ ban Kỹ thuật điện

quốc tế ra đời thúc đẩy sự phát triển và tiêu chuẩn hoá kỹ thuật điện

1906 Albert Einstein (1879-1955) công bố lý thuyết tương đối với định luật nổi

tiếng E = mC2

1942 Các nhà khoa học Hoa Kỳ chế tạo bom nguyên tử đầu tiên

1954 Pin mặt trời bắt đầu được chế tạo và thương mại hoá

1954 Ngày 27 tháng 6 năm 1954, nhà máy điện nguyên tử đầu tiên ở Liên Xô

cũ được đưa vào vận hành, công suất 5MW tại Obninsk

1957 IAEA (International Atomic Energy Agency) Uỷ ban Năng lượng

Nguyên tử quốc tế ra đời

1960 Tổ chức các nước xuất khẩu dầu mỏ OPEC (Organization of the

Petroleum Exporting Countries) ra đời

1974 IEA (International Energy Agency) uỷ ban năng lượng quốc tế ra đời

29

Ngày nay, con người đã phát hiện và sử dụng ngày càng nhiều các nguồn năng lượng khác như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng biển, năng lượng hydro, năng lượng sinh học …phục vụ cho sản xuất và đời sống của con người Trái đất đang nóng lên và dân số thế giới tăng vọt Trong vòng 100 năm qua, dân

số thế giới đã tăng 3,6 lần Cùng với việc tăng dân số và các yêu cầu về tiện nghi, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng cao Mức năng lượng tiêu thụ trên toàn thế giới trong 25 năm cuối thế kỷ XX đã tăng gấp đôi và dự đoán trong 20 năm tới sẽ tăng 50% so với hiện nay Cầu về năng lượng tăng cao, nguồn cung ngày càng khan hiếm là nguyên nhân của các khủng hoảng Điều gì sẽ xảy ra khi nguồn dự trữ nhiên liệu trong lòng đất cạn kiệt? Liệu nhân loại còn có khả năng tìm thấy dầu và khí ( ở Nam cực, Bắc cực ) nữa không? Khả năng cung cấp của các loại năng lượng trong tương lai như thế nào?

Để phát triển bền vững, con người phải sử dụng năng lượng một cách tiết kiệm

và hiệu quả, đồng thời phải nghiên cứu phát triển các nguồn năng lượng mới có tính chất tái tạo và thân thiện với môi trường

2 Tình hình khai thác sử dụng các nguồn năng lượng

a) Dầu mỏ

Dầu mỏ hay dầu thô là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục Dầu thô tồn tại trong các lớp đất đá tại một số nơi trong vỏ Trái đất Dầu mỏ là một hỗn hợp hoá chất hữu cơ ở thể lỏng đậm đặc, phần lớn là những hợp chất của hydrocarbon, thuộc gốc alkane, thành phần rất đa dạng

Dầu mỏ là một trong những nhiên liệu quan trọng nhất của xã hội hiện đại dùng

để sản xuất điện và cũng là nhiên liệu của tất cả các phương tiện giao thông vận tải Hơn nữa, dầu cũng được sử dụng trong công nghiệp hoá dầu để sản xuất các chất dẻo và nhiều sản phẩm khác Vì thế dầu thường được ví như là “ vàng đen ” Dầu mỏ được khai thác từ xa xưa Người Babilon đã biết sử dụng Asphalt để xây tường tháp vườn treo Babilon Năm 347 trước công nguyên, người Trung hoa đã khai thác giếng dầu Năm 1857, Rumani đã khai thác dầu thương mại ở Brent phía bắc Bucarét Năm 1861 ở Bacu ( Azecbaidan ) nhà máy lọc dầu được xây dựng, khi đó Bacu sản xuất 90% sản lượng dầu thế giới Năm 1859 ở gần

30

Titusville, Pensylvania Hoa Kỳ đã hình thành công nghiệp chế biến dầu, các mỏ dầu được khai thác tại Texas, Oklhoma Năm 1973 và 1979 do chiến tranh Trung Đông đã xảy ra cuộc khủng hoảng năng lượng đẩy giá dầu lên tới 35 USD/thùng Ngày 11/7/2008 giá dầu thô đột ngột tăng đến 147 USD/thùng Sản lượng dầu thô toàn thế giới năm 2007 là 84 triệu thùng/ngày, khí đốt là 14,4

tỷ m3/ngày Dầu và khí đốt trên thế giới có thể đáp ứng nhu cầu toàn cầu trong khoảng tương ứng 45 năm và 65 năm nữa

Dầu thô là nguồn năng lượng không tái tạo, nên khả năng cạn kiệt dầu trong tương lai là rất lớn

ở Việt Nam, sản xuất dầu khí tăng trưởng với tốc độ nhanh Tính đến tháng 9/2009 Việt Nam đã khai thác được 259 triệu tấn dầu và 40 tỷ m3 khí đốt

b) Than đá

Than đá là một loại nhiên liệu hoá thạch được hình thành ở các hệ sinh thái đầm lầy, nơi xác thực vật được nước và bùn lưu giữ không bị ôxi hoá và phân huỷ bởi sinh vật Thành phần chính của than đá là cacbon, ngoài ra còn có các nguyên tố khác như lưu huỳnh Than đá là sản phẩm của quá trình biến chất, là các lớp đá

có màu đen hoặc đen nâu có thể đốt cháy được

Than đá là nguồn nhiên liệu sản xuất điện năng lớn nhất thế giới nhưng cũng là nguyên nhân hàng đầu gây nên hiện tượng nóng lên toàn cầu do thải ra một lượng lớn khí thải cacbon điôxit Than đá được khai thác từ các mỏ than lộ thiên hoặc dưới lòng đất

Cách đây 10.000 năm ở thời Đồ đá mới Cách mạng công nghiệp lần thứ nhất với máy hơi nước ra đời ở nước Anh đã thúc đẩy ngành than phát triển

Hàng năm thế giới tiệu thụ khoảng 6,19 tỷ tấn than Trung Quốc là nước sản xuất than hàng đầu với 2,38 tỷ tấn năm 2006, trong đó 68,7% dùng cho sản xuất

điện, chiếm 38% sản lượng than toàn cầu Hoa Kỳ tiêu thụ 1.053 tỷ tấn than, 90% dùng cho sản xuất điện Than có thể đáp ứng nhu cầu trong khoảng 200 năm và là dạng nhiên liệu chủ yếu cho sản xuất điện

ở Việt nam, sản xuất than chủ yếu ở mỏ than Đông Bắc tăng từ 7,82 triệu tấn ( năm 1995 ) lên 45,84 triệu tấn ( năm 2006 ) với tốc độ tăng trưởng bình quân

31

hàng năm là 17,4%, xuất khẩu than tăng 23,9% Từ năm 2007 chính phủ hạn chế xuất khẩu than nên sản xuất than năm 2008 có xu hướng giảm Bể than sông Hồng có trữ lượng rất lớn, khoảng 210 tỷ tấn, nằm dưới độ sâu từ 200m đến 1000m chủ yếu ở Hưng Yên, Thái Bình và Nam Định Dự án khai thác than ở

đây đang được triển khai nghiên cứu nhằm tìm ra công nghệ khai thác thích hợp

c) Thuỷ năng

Thuỷ năng được ví như là “ vàng trắng ”, do lợi ích trước mắt, các quốc gia đang khai thác những con sông thành những bộ máy phát điện khổng lồ Việc xây dựng các con đập thuỷ điện trên sông sẽ dẫn đến hàng loạt nguy cơ như: Hồ địa chấn, động đất; phá huỷ tài nguyên rừng ( để có được các công trình thuỷ điện, người ta phải phá huỷ nhiều khu rừng lớn, làm biến dạng cuộc sống hoang dã, làm thay đổi nơi sinh sống của hàng chục ngàn dân cư nghèo ); ngành nông nghiệp sẽ bị thiệt hại, du lịch sút giảm Trong tương lai, thuỷ điện không nên và không thể là nguồn năng lượng chính

d) Năng lượng hạt nhân

Việc nghiên cứu và sử dụng năng lượng hạt nhân đã có lịch sử gần 60 năm Về mặt công nghệ, có 3 loại lò đã được kiểm chứng ( lò phản ứng nước áp lực, lò phản ứng nước sôi, lò nước nặng kiểu Candu ) và một số dạng lò phản ứng kiểu mới đang

được nghiên cứu Chúng sẽ là những loại lò chủ đạo trong việc ứng dụng công nghệ năng lượng hạt nhân ở thế kỷ XXI Hiện nay, điện hạt nhân đóng góp trên 15% sản lượng điện hàng năm trên toàn thế giới Dự kiến đến năm 2030, công suất các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới đạt mức 748GW, tăng gấp 2 lần so với hiện nay Chính phủ Mỹ đang xúc tiến xây dựng 4 nhà máy điện hạt nhân mới và cấp phép gia hạn sử dụng thêm 20 năm đối với 100 lò sắp hết hạn sử dụng Chính phủ Anh dự

định xây dựng 20 lò phản ứng hạt nhân mới; Nhật bản dự kiến nâng tỷ lệ sử dụng nguyên tử từ 30% hiện nay lên 40% vào năm 2017; Nga dự định xây thêm 45 – 50 lò; Trung Quốc đang tích cực đẩy mạnh xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới; nâng công suất điện hạt nhân đạt 70GW vào năm 2020 và trên 100 GW vào năm

2030

e) Năng lượng mặt trời

Đây là nguồn năng lượng không bao giờ cạn Con người đã biết sử dụng

nguồn năng lượng mặt trời từ rất sớm, nhưng chỉ sau cuộc khủng hoảng năng lượng, người ta mới đặc biệt quan tâm đến nguồn năng lượng này Các nước công nghiệp phát triển đã đi tiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời Công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời chủ yếu dựa vào quá trình biến đổi quang năng và nhiệt năng Có ba hình thức ứng dụng: ứng dụng quang năng ( lấy được năng lượng sạch là hyđro ), ứng dụng nhiệt năng ( được

sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện ) và ứng dụng quá trình quang hợp ( cho phép tạo ra nguồn năng lượng sinh học )

Công nghệ sử dụng hiệu ứng quang điện cho phép tạo ra các pin mặt trời, nhờ

đó có thể xây dựng các nhà máy phát điện bằng ánh sáng mặt trời Pin mặt trời

là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ năng lượng mặt trời qua thiết bị biến

đổi quang điện Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ, có thể lắp bất kỳ ở đâu có

ánh sáng mặt trời, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ ứng dụng năng lượng mặt trời dưới dạng này được phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là ở các nước phát triển Ngày nay con người đã ứng dụng pin năng lượng mặt trời để chạy xe, thay thế dần nguồn năng lượng truyền thống…

Việt Nam là nước có tiềm năng về năng lượng mặt trời, trải dài từ vĩ độ 80 Bắc

đến 230 Bắc, nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, với trị số tổng xạ khá lớn, khoảng 100 – 175 kCal/cm2 /năm ( 4,2 ữ7,3 GJ/m2/năm ) Do đó, việc sử dụng năng lượng mặt trời ở nước ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn Tuy nhiên, để ứng dụng năng lượng mặt trời có hiệu quả cần có các công nghệ thích hợp để giảm giá thành và nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị

33

f) Năng lượng gió

Năng lượng gió là nguồn năng lượng có quy mô lớn, an toàn và sạch Tổng trữ lượng năng lượng gió toàn thế giới một năm là 350 tỷ kW Việc phát triển năng lượng gió có ba hướng: Trên đất liền, trên biển và hỗn hợp Hướng phát triển trên đất liền có công suất mỗi tuabin 2-5 MW với công nghệ chế tạo tuabin đã phát triển, cho phép giảm giá thành phong điện Hướng phát triển trên biển bắt

đầu từ những khu vực tương đối cạn, sau đó phát triển đến những khu vực nước sâu hơn Các tuabin có công suất lớn hơn 5 MW , với mục tiêu đạt giá thành 5 cent/kWh vào năm 2012 Công nghệ hiện tại cho phép xây dựng các tuabin ở mực nước thấp hơn 30m Càng xa bờ, tốc độ gió càng mạnh, nhưng các công nghệ lắp đặt đòi hỏi phải được nghiên cứu hoàn thiện hơn trong tương lai Hướng áp dụng hỗn hợp là thiết kế các tuabin cho các ứng dụng đa ngành như sản xuất hyđro hay sản xuất và phân phối nước sạch Hướng phát triển này sẽ có tác động đáng kể vào thị trường trước năm 2020

Tốc độ phát triển của phong điện đạt mức 32% năm với 40.300 MW, đáp ứng nhu cầu về năng lượng cho 47 triệu người với mức tiêu thụ bình quân của Châu

Âu Tổng công suất lắp đặt phong điện tại Đức là 2.674 MW, đáp ứng 5,9 % nhu cầu điện quốc gia; Đan Mạch là 1.400 MW, đáp ứng 20% nhu cầu; Italia và

tỷ USD ) Các nhà máy điện địa nhiệt không cần nhiên liệu nên sạch đối với môi trường hơn mọi nhà máy điện khác Đến năm 2050, Mỹ có thể sản xuất nguồn điện

địa nhiệt đáp ứng được 10% nhu cầu điện trong nước

Việt Nam là một quốc gia có hàng trăm điểm nước khoáng đã được phát hiện, trong số này hơn một nửa là những điểm nước nóng, phần lớn tập trung các các vùng Tây Bắc và Nam Trung Bộ Có 72 nguồn nước có nhiệt độ khoảng ( 41 ữ 60 )0C , 36 nguồn nước có nhiệt độ ( 30 ữ 40 )0C Tập đoàn Kỹ nghệ Essential Innovation ( Canada ) đã đến Việt Nam tổ chức hộ thảo nhằm giới thiệu công nghệ

địa nhiệt Tập đoàn Ormat của Mỹ chuyên xây dựng các nhà máy điện địa nhiệt trên khắp thế giới, cũng đã đến Việt Nam và xin giấy phép đầu tư xây dựng 5 nhà máy

điện địa nhiệt tại Lệ Thuỷ ( Quảng Bình ), Mộ Đức, Nghĩa Thắng ( Quảng Ngãi ), Hội Vân ( Bình Định ) và Tu Bông ( Khánh Hoà ) Tổng công suất các nhà máy

điện địa nhiệt này dự kiến lên đến 150 – 200 MW Sở dĩ các nhà máy này chưa khởi công được ( mặc dù 100 % vốn đầu tư từ nước ngoài ) là vì giá mua điện của Tổng công ty Điện lực Việt Nam (EVN) chỉ có giới hạn 4 cent/kWh Chính phủ Việt Nam cũng đã có định hướng xây dựng nhà máy điện địa nhiệt 20 -25 MW tại xã Cát Hiệp, huyện Phù Cát ( Bình Định )

h) Năng lượng biển

71% diện tích bề mặt trái đất là biển Biển có thể cung cấp một lượng năng lượng khổng lồ Năng lượng biển bao gồm năng lượng thuỷ triều, năng lượng sang, sự chênh lệch về nhiệt độ trong lòng biển, năng lượng thuỷ lưu và các nguồn năng lượng có thể tái sinh khác Tổng trữ lượng năng lượng biển trên toàn thế giới là

35

khoảng 373 tỷ KW Công nghệ phát điện bằng năng lượng thuỷ triều phát triển khá nhanh Công nghệ sử dụng năng lượng sang biển đã được thương mại hoá Tiềm năng khai thác năng lượng từ sang biển đang được trường Đại học bang Oregon (

Mỹ ), các đại dương có tiềm năng rất lớn trong việc cung cấp năng lượng, nếu 0,2% tiềm năng của biển được khai thác để sản xuất điện, nó có thể cung cấp đủ năng lượng cho toàn thế giới

i)Năng lượng hydro

Hydro là nguồn năng lượng mới và lý tưởng Hydro khi hoá hợp với oxy cho năng lượng cao nhất trên một đơn vị khối lượng 120,7 GJ/T , tương ứng 25 lần giá trị phát nhiệt của xăng Đặc điểm quan trọng của hydro là sản phẩm cháy của nó chỉ là hơi nước ( H20 ) nên được gọi là nhiên liệu sạch lý tưởng Hydro được sản xuất từ nước bằng năng lượng mặt trời Có hai công nghệ sản xuất được ứng dụng là: Công nghệ

điện phân nước nhờ năng lượng mặt trời thông qua các pin mặt trời và công nghệ quang điện hoá phân rã nước nhờ năng lượng bức xạ của ánh nắng mặt trời với sự có mặt của chất xúc tác quang

Từ năm 1960, công ty General Electric đã sản xuất hệ thống cung cấp điện bằng pin nhiên liệu hydro cho tàu Apollo của NaSa, sau đó sử dụng cho tàu Apollo – Soyuz Ngày nay, điện năng trong các tàu con thoi và trạm nghiên cứu không gian của NaSa đều được các pin nhiên liệu cung cấp, vì trên tàu không gian, hydro và oxy

được mang theo sẵn Pin nhiên liệu không chỉ cung cấp điện mà còn cung cấp nước uống siêu sạch cho các phi hành gia, vì nước là chất thải của pin nhiên liệu hydro Hydro đã được sử dụng thay xăng dầu cho các phương tiện giao thông vận tải Hiện nay đã có nhiều mẫu xe chạy bằng hydro và xe kết hợp giữa động cơ đốt trong bằng hydro và động cơ điện có tên gọi xe lai ghép ( gọi chung là dòng xe hoàn toàn không có khói xả ) của các hãng ôtô nổi tiếng như Honda, Ford, Mercedes Benz…Năm 2008, các thế hệ xe không có khói xả ra đời ở Nhật Bản; Năm 2008

Mỹ đã sản xuất thử nghiệm 200 chiếc ôtô và xe buýt chạy bằng hydro Hydro còn

được sử dụng thay nhiên liệu hoá thạch trong sản xuất điện năng, thực hiện trong các pin nhiên liệu Hydro và pin nhiên liệu là chìa khoá giải quyết vấn đề ô nhiễm

j) Năng lượng sinh học

Năng lượng sinh học ( sinh khối, nhiên liệu sinh học và khí sinh học ) đang đứng vị trí thứ tư, chiếm tới 14 ữ 15% tổng lượng năng lượng sử dụng trên thế giới Nguồn

dự trữ năng lượng sinh học trên thế giới hiện nay là 162 tỷ tấn ( tương đương 115 tỷ tấn than đá nguyên chất ) Năng lượng sinh học được sản xuất từ các nguyên vật liệu sinh học có thể đáp ứng được 25% nhu cầu năng lượng toàn cầu vào năm 2050 Thế giới hiện có khoảng 14 triệu ha ( chiếm 1% diện tích đất trồng trọt ) đang được sử dụng cho việc sản xuất năng lượng sinh học và diện tích này có thể tăng lên 3,5% hoặc cao hơn trong tương lai gần

Hiện nay ở Việt Nam có 33 nhà máy sử dụng hệ thống nhiệt điện dùng bã mía với công suất 130 MW Nguồn năng lượng sinh học chủ yếu ở Việt Nam được sản xuất

từ trấu, bã mía, sắn, ngô, rỉ đường, quả có dầu, gỗ, phân động vật, rác sinh học đô thị…có thể lên tới trên 350 MW Tiềm năng của khí sinh học là 10 tỉ m3 / năm ( 1m3 khí tương đương với 0,5 kg dầu )…

3 Năng lượng và môi trường

Việc sử dụng năng lượng hoá thạch gây ô nhiễm môi trường Quá trình cháy của nhiên liệu hoá thạch tạo nên điôxít cácbon CO2 và mêtan CH4 Cả hai là chất khí gây hiệu ứng nhà kính, là nguyên nhân thay đổi khí hậu và làm nóng toàn cầu Theo thống kê, trong số các chất khí gây hiệu ứng nhà kính, CO2 chiếm 54% , CH4 chiếm 12% , ôzôn chiếm 7% Bức xạ từ mặt trời một phần bị phản xạ bởi bầu khí quyển nhưng đa số bị bề mặt trái đất hấp thụ làm mặt đất bị nóng lên Một số bức xạ hồng ngoại qua lớp không khí và một số bị các phân tử