GIÁO TRÌNH HÌNH HỌC HỌA HÌNH – NGHỀ SỬA CHỮA THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ (TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ)


Tổng quan về giáo trình

Giáo trình môn học Hình học họa hình (Mã môn học: CK19MH10) do Trường Cao đẳng Dầu khí biên soạn và ban hành kèm theo Quyết định số 194/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 tại Bà Rịa - Vũng Tàu. Ban biên soạn giáo trình gồm Trần Thanh Ngọc (Chủ biên), Trần Nam An và An Đình Quân. Tài liệu được lưu hành nội bộ phục vụ công tác đào tạo hệ Trung cấp chính quy (thời gian đào tạo 1,5 năm) cho các nghề: Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí (SCTBCBDK), Cắt gọt kim loại (CGKL) và Nghề Hàn.

Trong khung chương trình đào tạo, Hình học họa hình là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc thuộc nhóm II.1 (Môn học, mô-đun cơ sở). Môn học có thời lượng 5 tín chỉ với tổng số 120 giờ học tập (28 giờ lý thuyết, 87 giờ thực hành/thảo luận/bài tập, 2 giờ kiểm tra lý thuyết và 3 giờ kiểm tra thực hành). Về tiến trình đào tạo, môn học được bố trí học sau các môn học chung/đại cương (Chính trị, Pháp luật, Tin học, Tiếng Anh) và học trước môn Vẽ kỹ thuật 1 (Mã: CK19MH01).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình được xác định cụ thể theo các chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức:
    • A1: Trình bày được các phép chiếu trong không gian.
    • A2: Trình bày được các khái niệm về điểm, đường thẳng và mặt phẳng.
    • A3: Trình bày được sự giao nhau của đường thẳng và mặt phẳng.
  • Về kỹ năng:
    • B1: Thực hiện được các bài toán về khoảng cách giữa hai điểm, khoảng cách từ một điểm tới đường thẳng và mặt phẳng.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
    • C1: Rèn luyện tính kiên trì, tỉ mỉ, tác phong làm việc khoa học; nâng cao tính tự giác và khả năng tự học.

Cấu trúc giáo trình gồm 8 chương, tiếp cận từ các nguyên lý cơ bản của phép chiếu hình học đến các phương pháp biểu diễn không gian 3 chiều lên mặt phẳng bản vẽ 2 chiều nhằm đảm bảo tính trực quan, chính xác và tính phản chuyển của bản vẽ kỹ thuật.


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình được triển khai qua 8 chương chuyên đề với cấu trúc logic từ phần tử cơ bản đến tổ hợp không gian phức tạp:

  • Chương 1: Mở đầu (4 giờ: 2 LT - 2 TH): Trình bày nguồn gốc lịch sử, mục đích và yêu cầu của hình biểu diễn trên bản vẽ kỹ thuật (tính đơn giản, rõ ràng, chính xác, thỏa mãn tính phản chuyển). Khảo sát 3 phép chiếu cơ bản: phép chiếu xuyên tâm (tâm chiếu $S$, mặt phẳng hình chiếu $P$, bảo toàn tính chất đường thẳng và giao điểm đồng quy của hai đường thẳng song song); phép chiếu song song (hướng chiếu $s$, bảo toàn tính song song và tỷ số đơn của 3 điểm thẳng hàng); phép chiếu vuông góc (trường hợp $s \perp P$, điều kiện bảo toàn góc vuông).
  • Chương 2: Điểm (12 giờ: 4 LT - 8 TH): Thiết lập hệ thống hai mặt phẳng hình chiếu vuông góc $P_1$ (mặt phẳng hình chiếu bằng) và $P_2$ (mặt phẳng hình chiếu đứng) chia không gian thành 4 góc phần tư. Xây dựng đồ thức của điểm thông qua thao tác quay $P_1$ trùng vào $P_2$. Định nghĩa các yếu tố: hình chiếu bằng $A_1$, hình chiếu đứng $A_2$, đường dóng nối $A_1A_2$, độ xa ($A_1A_x$), độ cao ($A_2A_x$). Khảo sát hệ ba mặt phẳng hình chiếu vuông góc với mặt phẳng hình chiếu cạnh $P_3$, hình chiếu cạnh $A_3$ và độ xa cạnh ($A_3A_x$).
  • Chương 3: Đường thẳng (20 giờ: 4 LT - 15 TH - 1 KT): Biểu diễn đường thẳng qua hai điểm hoặc hai hình chiếu. Phân loại các đường thẳng đặc biệt: đường bằng (song song $P_1$), đường mặt (song song $P_2$), đường cạnh (song song $P_3$); đường thẳng chiếu bằng (vuông góc $P_1$), đường thẳng chiếu đứng (vuông góc $P_2$), đường thẳng chiếu cạnh (vuông góc $P_3$). Xác định điều kiện liên thuộc giữa điểm và đường thẳng; xác định vết bằng $M$ ($M \in P_1$) và vết đứng $N$ ($N \in P_2$); thiết lập điều kiện để hai đường thẳng cắt nhau (hình chiếu cùng tên cắt nhau trên cùng một đường dóng) hoặc song song (hình chiếu cùng tên song song).
  • Chương 4: Mặt phẳng (24 giờ: 6 LT - 17 TH - 1 KT): Trình bày các cách cho mặt phẳng trên đồ thức (qua 3 điểm không thẳng hàng, 1 điểm và 1 đường thẳng, 2 đường thẳng song song hoặc cắt nhau). Biểu diễn vết mặt phẳng: vết bằng $m_\alpha$ và vết đứng $n_\alpha$. Khảo sát các mặt phẳng đặc biệt (chiếu bằng, chiếu đứng, chiếu cạnh, mặt phẳng bằng, mặt phẳng mặt, mặt phẳng cạnh, mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng phân giác 1 và 2). Thiết lập các bài toán liên thuộc cơ bản, các đường thẳng đặc biệt thuộc mặt phẳng (đường bằng $h$, đường mặt $f$, đường dốc nhất đối với $P_1$ và $P_2$), cùng điều kiện song song giữa hai mặt phẳng, giữa đường thẳng và mặt phẳng.
  • Chương 5: Giao của các không gian con (20 giờ: 4 LT - 15 TH - 1 KT): Khảo sát bài toán xác định giao tuyến của hai mặt phẳng, bao gồm trường hợp có mặt phẳng chiếu và trường hợp tổng quát sử dụng phương pháp mặt phẳng phụ trợ $\phi$. Xác định giao điểm giữa đường thẳng và mặt phẳng (giao giữa đường thẳng với mặt phẳng chiếu, giao giữa đường thẳng chiếu với mặt phẳng tổng quát) và giao điểm của ba mặt phẳng.
  • Chương 6: Các bài toán về lượng (24 giờ: 2 LT - 21 TH - 1 KT): Trình bày phương pháp tam giác vuông để xác định khoảng cách giữa hai điểm (độ dài thật của đoạn thẳng $AB$) và xác định góc nghiêng $\alpha, \beta$ của đoạn thẳng đối với các mặt phẳng hình chiếu $P_1, P_2$. Xác lập định lý đường thẳng vuông góc với mặt phẳng trên đồ thức ($d_1 \perp h_1$ và $d_2 \perp f_2$). Giải quyết bài toán đo khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng và từ một điểm đến một mặt phẳng.
  • Chương 7: Các phép biến đổi hình chiếu cơ bản (8 giờ: 4 LT - 3 TH - 1 KT): Trình bày phương pháp thay đổi mặt phẳng hình chiếu (thay đổi mặt phẳng hình chiếu đứng $P_2$ thành $P'2 \perp P_1$, bảo toàn hình chiếu bằng $A_1$ và độ cao $A_xA_2 = A{x'}A'_2$). Khảo sát các phép quay quanh đường thẳng chiếu bằng, đường thẳng chiếu đứng, đường bằng và đường mặt.
  • Chương 8: Biểu diễn đường và mặt (8 giờ: 2 LT - 6 TH): Hướng dẫn biểu diễn các hình phẳng cổ điển, các hình đa diện trong không gian và phương pháp biểu diễn các mặt cong cơ bản.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống tri thức dựa trên các nguyên lý hình học thuần túy:

  • Lý thuyết hình chiếu Monge: Phương pháp hai và ba mặt phẳng hình chiếu trực giao gắn với hệ trục tọa độ liên kết $Oxyz$.
  • Định lý hình chiếu góc vuông: Điều kiện cần và đủ để một góc vuông trong không gian chiếu thành một góc vuông trên mặt phẳng hình chiếu là một trong hai cạnh của góc vuông phải song song với mặt phẳng hình chiếu đó và cạnh còn lại không vuông góc với mặt phẳng hình chiếu.
  • Nguyên lý liên thuộc và giao hoán không gian: Quy tắc xác định điểm thuộc đường thẳng, đường thẳng thuộc mặt phẳng dựa trên mối quan hệ vị trí của hình chiếu và vết hình học.
  • Phương pháp không gian phụ trợ: Sử dụng mặt phẳng chiếu phụ trợ để quy đổi các bài toán giao tuyến và bài toán lượng phức tạp về các dạng bài toán cơ bản.

Kỹ năng phát triển

Thông qua 87 giờ bài tập và thực hành, giáo trình hình thành các nhóm kỹ năng:

  • Kỹ năng kỹ thuật dựng hình: Sử dụng chính xác bộ thước vẽ kỹ thuật, compa, bút chì để thiết lập đồ thức điểm, đường thẳng, mặt phẳng và các vết hình học.
  • Kỹ năng phân tích không gian: Đọc và phân tích các quan hệ vị trí tương đối (song song, cắt nhau, vuông góc, chéo nhau) của các phần tử không gian từ các hình chiếu phẳng hai chiều.
  • Kỹ năng giải quyết bài toán định lượng: Áp dụng phương pháp tam giác vuông và phép đổi mặt phẳng hình chiếu để tính toán khoảng cách thực, kích thước thực và góc nghiêng thực của các chi tiết kỹ thuật.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Thành phần Quy định chi tiết trong giáo trình
Cơ cấu thời lượng Tổng 120 giờ: 28 giờ Lý thuyết, 87 giờ Thực hành/Bài tập/Thảo luận, 5 giờ Kiểm tra.
Phương pháp giảng dạy Áp dụng phương pháp tích cực: Thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, giáo viên thao tác mẫu, hướng dẫn thường xuyên, phân nhóm thực hành.
Tổ chức học tập Phân chia nhóm nhỏ (2 người học/nhóm) kết hợp tự học cá nhân, luân phiên thực hiện bài tập đồ thức và thực tập kỹ năng.
Cơ sở vật chất & Học liệu Phòng học lý thuyết tiêu chuẩn, máy chiếu projector, máy vi tính, bảng, phấn, bàn vẽ phẳng mặt rộng, bộ thước vẽ kỹ thuật, bộ compa, bút chì, bìa kẹp, phiếu học tập.
Tiêu chí chuyên cần Người học phải tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng >31% phải học lại); tham dự 100% thời lượng thực hành (vắng >1% phải học lại).

Quy trình đánh giá kết quả học tập được áp dụng theo quy chế đào tạo Cao đẳng/Trung cấp chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:

$$\text{Điểm môn học} = (\text{Điểm kiểm tra thường xuyên} \times 1 + \text{Điểm kiểm tra định kỳ} \times 2) \times 40% + (\text{Điểm thi kết thúc môn}) \times 60%$$

  • Kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1): Thực hiện sau 35 giờ học tập, hình thức tự luận hoặc trắc nghiệm, đánh giá các chuẩn đầu ra A1, A2, A3, B1, C1, C2.
  • Kiểm tra định kỳ (Hệ số 2): Thực hiện sau 115 giờ học tập, hình thức tự luận hoặc trắc nghiệm, đánh giá các chuẩn đầu ra A4, B1, C3.
  • Thi kết thúc môn học: Tổ chức sau 120 giờ, hình thức tự luận hoặc trắc nghiệm, đánh giá toàn diện chuẩn đầu ra (A1 đến A5, B1, C1 đến C3).
  • Quy đổi điểm: Điểm thành phần và điểm tổng kết chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy định đào tạo theo hệ thống tín chỉ.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Chuẩn hóa theo chương trình đào tạo năm 2020: Giáo trình được nhóm tác giả Trần Thanh Ngọc, Trần Nam An, An Đình Quân biên soạn dựa trên chương trình đào tạo ban hành năm 2020 của Trường Cao đẳng Dầu khí, chuẩn hóa nội dung cho hệ trung cấp kỹ thuật 1,5 năm.
  • Tập trung hóa thời lượng thực hành: Tỷ lệ thời gian dành cho thực hành, giải bài tập và thảo luận chiếm 72,5% tổng thời lượng môn học (87/120 giờ), giúp người học củng cố lý thuyết thông qua việc trực tiếp vẽ và phân tích đồ thức.
  • Tính liên kết chuyên ngành cơ khí – dầu khí: Giáo trình cung cấp các phương pháp biểu diễn hình học đóng vai trò làm nền tảng trực tiếp cho môn Vẽ kỹ thuật (CK19MH01) và các mô-đun chuyên ngành tiếp theo như: Gia công cắt gọt kim loại 1 (CK19MĐ01), Sửa chữa bảo dưỡng van công nghiệp 1 (CK19MĐ03), Sửa chữa bảo dưỡng bơm 1 (CK19MĐ05), Sửa chữa bảo dưỡng máy nén khí (CK19MĐ07), Sửa chữa bảo dưỡng động cơ đốt trong (CK19MĐ08), và Hàn cơ bản (HCB19MĐ01).
  • Tính kế thừa tài liệu học thuật tiêu chuẩn: Nhóm tác giả tổng hợp và trích dẫn trực tiếp từ các tài liệu tham khảo chuyên ngành tiêu chuẩn gồm:
    1. Dương Thọ (2004), Hình học họa hình, Nhà xuất bản Đại học Đà Nẵng.
    2. Trần Hữu Quế, Đặng Văn Cứ, Nguyễn Văn Tuấn (1998), Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí tập 1, 2, Nhà xuất bản Giáo dục.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên: Người học hệ đào tạo trung cấp (thời gian 1,5 năm) thuộc các ngành: Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, Cắt gọt kim loại, và Nghề Hàn tại Trường Cao đẳng Dầu khí.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức văn hóa/đại cương cơ bản, đặc biệt là kiến thức hình học không gian và hình học phẳng sơ cấp trước khi tiếp cận môn học.
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng giáo trình cùng đề cương bài giảng và phiếu học tập để tổ chức các buổi giảng dạy lý thuyết và hướng dẫn bài tập thực hành trên lớp.
  • Tự học và tham khảo: Phục vụ học sinh, sinh viên nghiên cứu bài trước khi đến lớp, làm bài tập nhóm và tra cứu các quy tắc biểu diễn hình học phục vụ cho việc đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được biên soạn cho đối tượng nào và áp dụng trong chương trình nào?

Giáo trình được biên soạn cho học sinh, sinh viên trình độ trung cấp hệ 1,5 năm thuộc các nghề: Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, Cắt gọt kim loại và Nghề Hàn theo chương trình đào tạo ban hành năm 2020 của Trường Cao đẳng Dầu khí.

2. Người học cần đáp ứng các điều kiện tiên quyết nào trước khi học môn học này?

Người học cần hoàn thành các môn học chung/đại cương trong chương trình khung (Chính trị, Pháp luật, Tin học, Tiếng Anh) và cần nắm vững các kiến thức hình học sơ cấp, đặc biệt là các tiên đề và định lý của hình học không gian.

3. Giáo trình Hình học họa hình này giữ vai trò gì trong mối quan hệ với các môn chuyên môn khác?

Môn học cung cấp cơ sở lý luận về phương pháp biểu diễn không gian 3 chiều lên mặt phẳng 2 chiều. Đây là môn học điều kiện bắt buộc phải học trước môn Vẽ kỹ thuật 1 (CK19MH01) nhằm chuẩn bị năng lực đọc, lập bản vẽ cơ khí cho các mô-đun gia công, sửa chữa và bảo dưỡng thiết bị công nghiệp.

4. Quy định về chuyên cần và tự học đối với môn học này như thế nào?

Người học phải nghiên cứu bài học trước khi đến lớp; tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng quá 31% số tiết lý thuyết phải học lại) và tham gia đầy đủ 100% thời lượng thực hành (vắng quá 1% số tiết thực hành không được dự thi kết thúc môn và phải học lại môn học).

5. Những học liệu, trang thiết bị nào bắt buộc phải chuẩn bị khi học theo giáo trình?

Người học và giảng viên cần trang bị: Giáo trình môn học, giáo án, phiếu học tập; hệ thống máy tính, máy chiếu projector; bàn học phẳng mặt rộng; cùng các dụng cụ vẽ kỹ thuật cá nhân gồm bộ thước vẽ kỹ thuật, bộ compa, bút chì và bìa kẹp bản vẽ.


Kết luận

Giáo trình Hình học họa hình (CK19MH10) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo kỹ thuật cơ sở, hệ thống hóa toàn bộ các nguyên lý về phép chiếu, đồ thức điểm, đường thẳng, mặt phẳng, phương pháp giải toán giao tuyến không gian, bài toán lượng và phép biến đổi hình chiếu. Lộ trình đào tạo 120 giờ phân bổ hợp lý giữa lý thuyết (28 giờ) và thực hành đồ thức (87 giờ) tạo tiền đề trực tiếp cho việc tiếp thu môn Vẽ kỹ thuật và các mô-đun sửa chữa cơ khí chuyên sâu. Nội dung tài liệu kế thừa trực tiếp từ các công trình học thuật của tác giả Dương Thọ (2004) và nhóm tác giả Trần Hữu Quế (1998), đảm bảo tính quy chuẩn trong đào tạo kỹ thuật cơ sở.