Khóa luận tốt nghiệp đại học: Thiết kế và chế tạo mô hình động cơ đốt ngoài trong dạy học phần nhiệt học vật lí 10 THPT

Vật lí là một bộ môn khoa học thực nghiệm. Tuy nhiên, trong chương nhiệt học của Vật lí 10 THPT, kiến thức chủ yếu được giảng dạy lí thuyết mà thiếu thí nghiệm minh họa, làm giảm hứng thú và khả năng ứng dụng thực tiễn của học sinh. Khóa luận này ra đời nhằm thiết kế và chế tạo mô hình động cơ đốt ngoài (động cơ Stirling) để cải thiện chất lượng dạy học phần nhiệt học, đồng thời xây dựng tiến trình dạy học có sử dụng mô hình này.

Học sinh THPT (đặc biệt là Vật lí 10), giáo viên Vật lí, và những người quan tâm đến việc đổi mới phương pháp dạy học Vật lí thông qua thí nghiệm thực tiễn.

Khóa luận này nghiên cứu việc thiết kế và chế tạo mô hình động cơ đốt ngoài, cụ thể là động cơ Stirling, nhằm nâng cao hiệu quả dạy học phần nhiệt học trong môn Vật lí lớp 10 THPT. Vấn đề đặt ra là thực trạng thiếu các thí nghiệm trực quan trong giảng dạy nhiệt học khiến học sinh gặp khó khăn trong việc nắm bắt kiến thức và ứng dụng. Để khắc phục, nghiên cứu đã đi sâu vào cơ sở lý thuyết, nguyên lý hoạt động, và quy trình chế tạo mô hình động cơ Stirling từ vật liệu dễ tìm, đồng thời phân tích ưu điểm của việc sử dụng mô hình này trong giảng dạy, đặc biệt là khả năng kích thích tư duy sáng tạo và kỹ năng thực hành cho học sinh. Tiếp theo, khóa luận đã xây dựng tiến trình dạy học chi tiết cho Bài 33: 'Các nguyên lý của nhiệt động lực học' có tích hợp mô hình động cơ Stirling tự tạo. Một thực nghiệm sư phạm đã được tiến hành tại trường THPT Nguyễn Huệ với học sinh lớp 10, bao gồm khảo sát thực trạng, quan sát giờ học, và kiểm tra đánh giá định tính và định lượng. Kết quả thực nghiệm cho thấy rõ ràng nhóm học sinh được tiếp cận với thí nghiệm tự tạo có mức độ hứng thú, tập trung và hiểu bài tốt hơn đáng kể so với nhóm đối chứng. Điều này khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc đưa mô hình động cơ đốt ngoài vào giảng dạy, giúp học sinh tiếp nhận kiến thức vật lí một cách trực quan, sinh động, đồng thời rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề và phát triển năng lực sáng tạo. Mặc dù còn một số hạn chế về mặt thẩm mỹ và thời gian thực nghiệm, nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng lớn của thí nghiệm tự tạo trong việc đổi mới phương pháp dạy học Vật lí.