Luận án Tiến sĩ Khoa Giáo dục học: Dạy học Vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành Kĩ thuật theo tiếp cận CDIO

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:242

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án trình bày cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học vật lí đại cương chương trình đào tạo đại học, khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO; Dạy học một số nội dung vật lí đại cương tiếp cận CDIO chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa Giáo dục học: Dạy học Vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành Kĩ thuật theo tiếp cận CDIO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH __________________________________________________________ TẠ THỊ KIM TUYẾN DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC KHỐI NGÀNH KĨ THUẬT THEO TIẾP CẬN CDIO LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Nghệ An, năm 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH __________________________________________________________ TẠ THỊ KIM TUYẾN DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC KHỐI NGÀNH KĨ THUẬT THEO TIẾP CẬN CDIO LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Chuyên ngành: LL&PPDH bộ môn Vật lí Mã số: 9140111 Người hướng dẫn khoa học CBHD 1: PGS.TS PHẠM THỊ PHÚ CBHD 2: PGS.TS. PHẠM KIM CHUNG Nghệ An, năm 2022
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả. Kết quả nghiên cứu của luận án đảm bảo khách quan, trung thực và chưa từng được ai sử dụng để bảo vệ bất kì một học vị nào. Các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận án Tạ Thị Kim Tuyến
ii LỜI CẢM ƠN Bằng cả tấm lòng và sự tôn kính của mình, tác giả xin cảm ơn và gửi lời tri ân tới PGS.TS Phạm Thị Phú, PGS.TS Phạm Kim Chung, những người đã định hướng đề tài, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận án với sự tận tâm và nhiệt huyết của mình. Tôi xin trân trọng cảm ơn các nhà khoa học trong hội đồng bộ môn và hội đồng đánh giá luận án các cấp đã đọc và góp ý để tôi hoàn thiện Luận án của mình. Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau đại học, Ban lãnh đạo và các nhà khoa học của Khoa Vật lí Trường đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể tham gia học tập và nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Tổ chức - Hành chính, khoa Khoa học Ứng dụng Trường đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện về thời gian, kinh phí để tôi có thể tham gia học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, tổ bộ môn Vật lí và các em sinh viên DQS08, DQS09 Trường đại học Trần Đại Nghĩa đã giúp đỡ nhiệt tình cho tôi trong quá trình triển khai thực nghiệm sư phạm. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè và gia đình đã luôn động viên, khích lệ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi học tập và nghiên cứu. Nghệ An, tháng 1 năm 2022 Tạ Thị Kim Tuyến
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN............................ vii DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... viii DANH MỤC HÌNH VẼ ...................................................................................... x DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ ..................................................................... xi MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU .............................. 7 1.1. Các nghiên cứu về dạy vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật........ 7 1.1.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài về dạy vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật............................................................................. 7 1.1.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam về dạy vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật .................................................................................. 10 1.2. Các nghiên cứu về đào tạo sinh viên khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO. 12 1.2.1. Các nghiên cứu về CDIO ở nước ngoài......................................... 12 1.2.2. Các nghiên cứu về CDIO ở Việt Nam ........................................... 19 1.3. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu ................................................... 27 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN KHỐI NGÀNH KĨ THUẬT THEO TIẾP CẬN CDIO ......................................................................................................... 28 2.1. Đào tạo đại học theo tiếp cận CDIO....................................................... 28 2.1.1. Các khái niệm cơ bản về CDIO ..................................................... 28 2.1.2. Phát triển chương trình đào tạo theo CDIO ................................... 38 2.1.3. Đề cương môn học theo tiếp cận CDIO ........................................ 43 2.2. Phương pháp dạy học theo tiếp cận CDIO ............................................. 45 2.2.1. Định hướng phương pháp dạy học tiếp cận CDIO ........................ 45 2.2.2. Một số phương pháp dạy học hiện đại........................................... 47 2.3. Phương tiện, điều kiện, không gian học tập theo tiếp cận CDIO ........... 54 2.3.1. Học liệu trong đào tạo đại học theo tiếp cận CDIO ...................... 55 2.3.2. Điều kiện tiếp cận học liệu - không gian học tập theo tiếp cận CDIO .. 58 2.4. Đánh giá kết quả học tập theo tiếp cận CDIO ........................................ 59
iv 2.4.1. Đặc trưng của đánh giá kết quả học tập theo tiếp cận CDIO ........ 59 2.4.2. Các hình thức đánh giá kết quả học tập theo tiếp cận CDIO ........ 59 2.4.3. Các phương pháp đánh giá kết quả học tập theo tiếp cận CDIO... 60 2.4.4. Các công cụ đánh giá kết quả học tập theo tiếp cận CDIO ........... 62 2.5. Thực tiễn dạy học vật lí đại cương trong đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật ở Việt Nam ....................................................................................... 65 2.5.1. Đặc điểm chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật ở Việt Nam .................................................................................................. 65 2.5.2. Các ngành đào tạo trong chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật ở Việt Nam.................................................................................. 66 2.5.3. Môn học vật lí đại cương trong chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật ở Việt Nam ....................................................................... 69 2.5.4. Tìm hiểu thực trạng dạy học vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật ở một số trường đại học ................................................... 70 2.6. Đề xuất quy trình tổ chức dạy học vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO ................................................. 77 2.6.1. Những luận điểm cơ bản đề xuất quy trình tổ chức dạy học vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO ......... 77 2.6.2. Quy trình tổ chức hoạt động dạy học vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO ............................. 78 Kết luận chương 2 ......................................................................................... 81 CHƯƠNG 3. DẠY HỌC MỘT SỐ NỘI DUNG VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG TIẾP CẬN CDIO CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KHỐI NGÀNH KĨ THUẬT ......................................................................................... 82 3.1. Chương trình vật lí đại cương trong đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật .... 82 3.1.1. Sơ đồ cấu trúc vật lí đại cương ...................................................... 82 3.1.2. Tóm lược nội dung các phần ......................................................... 83 3.2. Cơ hội tiếp cận phát triển kĩ năng nghề trong học tập phần Điện học - vật lí đại cương chương trình đào tạo khối ngành kĩ thuật............................ 84 3.3. Xây dựng CĐR phần Điện học thuộc môn học vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO ........................... 85 3.3.1. Vị trí phần Điện học....................................................................... 85 3.3.2. Nội dung của phần Điện học ......................................................... 85 3.3.3. Xây dựng chuẩn đầu ra của phần Điện học ................................... 85
v 3.4. Xây dựng website hỗ trợ dạy học phần Điện học thuộc vật lí đại cương..... 91 3.4.1. Mục tiêu và đối tượng sử dụng ...................................................... 91 3.4.2. Cấu trúc và nội dung của website .................................................. 92 3.5. Xây dựng kế hoạch dạy học phần Điện học ........................................... 94 3.5.1. Kế hoạch tổng quát ........................................................................ 95 3.5.2. Kế hoạch dạy học cụ thể các nội dung theo mô hình lớp học đảo ngược .. 97 3.5.3. Giáo án triển khai dự án............................................................... 102 3.5.4. Giáo án nghiệm thu dự án ............................................................ 106 3.6. Thiết kế công cụ đánh giá, tự đánh giá kết quả học tập một số nội dung phần Điện học vật lí đại cương khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO ... 110 3.6.1. Kế hoạch đánh giá........................................................................ 110 3.6.2. Thiết kế công cụ đánh giá kết quả học tập phần Điện học .......... 111 Kết luận chương 3 ....................................................................................... 115 CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................. 115 4.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ........................................................... 116 4.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .......................................................... 116 4.3. Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm ...................................... 116 4.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ..................................................... 116 4.5. Thực nghiệm sư phạm vòng 1 .............................................................. 117 4.5.1. Nội dung thực nghiệm sư phạm vòng 1....................................... 117 4.5.2. Diễn biến thực nghiệm sư phạm vòng 1 ...................................... 118 4.5.3. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1 .......................... 129 4.6. Thực nghiệm sư phạm vòng 2 .............................................................. 133 4.6.1. Nội dung thực nghiệm sư phạm................................................... 133 4.6.2. Diễn biến thực nghiệm sư phạm vòng 2 ...................................... 134 4.6.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2 ......................................... 140 Kết luận chương 4 ....................................................................................... 147 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................................. 148 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ ............. 150 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 151 PHỤ LỤC ............................................................................................................. 1 Phụ lục 1. ĐỀ CƯƠNG CDIO ........................................................................ 1 Phụ lục 2. PHIẾU THU THẬP THÔNG TIN VỀ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG CHO SV ĐH KHỐI NGÀNH KĨ THUẬT .... 13
vi Phụ lục 3. PHIẾU THU THẬP THÔNG TIN VỀ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG CHO SV ĐẠI HỌC KHỐI NGÀNH KĨ THUẬT .......................................................................................................... 15 Phụ lục 4. CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THEO TIẾP CẬN CDIO CỦA ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI .......................................................................... 24 Phụ lục 5. ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG THEO TIẾP CẬN CDIO CỦA ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG I....................................................................................................... 24 Phụ lục 6. ĐỀ KIỂM TRA SAU THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................... 42 Phụ lục 7. PHIẾU ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM ............................................... 46 Phụ lục 8. PHIẾU HỌC TẬP ........................................................................ 47 Phụ lục 9. GIÁO ÁN BÀI HỌC TRIỂN KHAI DA 2 .................................. 51 Phụ lục 10. MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .......... 54 Phụ lục 11. ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÔN HỌC .......................................... 56 Phụ lục 12. KẾ HOẠCH TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG 4. TỪ TRƯỜNG... 65 Phụ lục 13. BẢNG THỐNG KÊ ĐIỂM CÁC CĐR CỦA CÁC CÁ NHÂN SV ĐƯỢC CHỌN THEO DÕI TRONG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ...... 70
vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN TT Từ viết tắt Từ viết đầy đủ CDIO Conceive (hình thành ý tưởng) - Design (thiết kế) 1 - Implement (thực hiện) - Operate (vận hành) 2 CĐR Chuẩn đầu ra 3 CTĐT Chương trình đào tạo 4 DA Dự án 5 DH Dạy học 7 ĐC Đối chứng 6 ĐG Đánh giá 8 ĐH Đại học 9 FL Flipped Learning Classroom 10 GV Giảng viên 11 NL Năng lực 12 PPDH Phương pháp dạy học 13 SV Sinh viên 14 TN Thực nghiệm 15 TNSP Thực nghiệm sư phạm 16 VLĐC Vật lí đại cương
viii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Khác biệt trong đề cương môn học theo tiếp cận CDIO .................... 44 Bảng 2.2. Giới thiệu một số trường ĐH kĩ thuật ................................................. 68 Bảng 2.3. Phân chia nhóm ngành kĩ thuật........................................................... 68 Bảng 2.4. Danh sách các trường điều tra thực trạng ........................................... 70 Bảng 2.5. Khái lược các nội dung tìm hiểu ......................................................... 71 Bảng 2.6 Tổng hợp kết quả tìm hiểu thực trạng ................................................. 71 Bảng 2.7. Tổng hợp kết quả tìm hiểu .................................................................. 73 Bảng 2.8. Kết quả điều tra về dạy học môn học VLĐC ..................................... 74 Bảng 2.9. Thống kê kĩ thuật dạy học .................................................................. 74 Bảng 2.10. Kết quả điều tra về phương tiện dạy học môn học VLĐC ............... 75 Bảng 3.1. Gợi ý một số thiết bị kĩ thuật có liên quan, có cơ hội tiếp cận phát triển năng lực nghề trong dạy học phần Điện ..................................................... 84 Bảng 3.2. Nội dung chính phần Điện - VLĐC.................................................... 85 Bảng 3.3. CĐR phần Điện học của môn học VLĐC theo tiếp cận CDIO đến cấp độ 2 ............................................................................................................... 87 Bảng 3.4. CĐR phần Điện học của môn học VLĐC theo tiếp cận CDIO đến cấp độ 3 ............................................................................................................... 88 Bảng 3.5. Đối sánh CĐR của các trường ĐH ..................................................... 90 Bảng 3.6. Kế hoạch tổng quát dạy học phần Điện .............................................. 95 Bảng 3.7. Kế hoạch tổ chức dạy học chương 1 - Trường tĩnh điện .................... 97 Bảng 3.8. Kế hoạch đánh giá ............................................................................ 111 Bảng 3.9. Rubric 1 đánh giá CLO2.1 ................................................................ 111 Bảng 3.10. Rubric 2 đánh giá CLO2.2 .............................................................. 111 Bảng 3.11. Rubric 3 đánh giá CLO2.3 .............................................................. 112 Bảng 3.12. Rubric 4 đánh giá CLO2.4 .............................................................. 112 Bảng 3.13. Rubric 5 đánh giá CLO3.1 .............................................................. 113 Bảng 3.14. Rubric 6 đánh giá CLO3.2 .............................................................. 113 Bảng 3.15. Rubric 7 đánh giá CLO4.1 .............................................................. 114 Bảng 3.16. Rubric 8 đánh giá CLO4.2 .............................................................. 114 Bảng 3.17. Rubric 9 đánh giá CLO4.3 .............................................................. 114 Bảng 4.1. Phân công GV đảm nhiệm lớp học ................................................... 116 Bảng 4.2. Phân chia nội dung giảng dạy ........................................................... 117 Bảng 4.3. Nội dung và thời gian thực hiện bộ DA 1 ........................................ 117 Bảng 4.4. Phân công nhiệm vụ cho các nhóm bộ DA1 - TNSP vòng 1 ........... 120 Bảng 4.5. Rubric 5 đánh giá CLO3.1(DA1)- TNSP vòng 1 ............................. 124
ix Bảng 4.6. Rubric 6 đánh giá CLO3.2(DA1)- TNSP vòng 1 ............................. 124 Bảng 4.7. Rubric 7 đánh giá CLO4.1(DA1)- TNSP vòng 1 ............................. 124 Bảng 4.8. Rubric 8 đánh giá CLO4.2(DA1)- TNSP vòng 1 ............................. 124 Bảng 4.9. Rubric 9 đánh giá CLO4.3 (DA1)- TNSP vòng 1 ............................ 125 Bảng 4.10. Phân công nhiệm vụ các nhóm bộ DA 2 - TNSP vòng 1 ............... 126 Bảng 4.11. Rubric 5 đánh giá CLO3.1 (DA2)- TNSP vòng 1 .......................... 129 Bảng 4.12. Rubric 6 đánh giá CLO3.2 (DA2)- TNSP vòng 1 .......................... 129 Bảng 4.13. Rubric 7 đánh giá CLO4.1 (DA2)- TNSP vòng 1 .......................... 129 Bảng 4.14. Rubric 8 đánh giá CLO4.2 (DA2)- TNSP vòng 1 .......................... 129 Bảng 4.15. Rubric 9 đánh giá CLO4.3 (DA2)- TNSP vòng 1 .......................... 129 Bảng 4.16. Điểm DA của lớp TN...................................................................... 133 Bảng 4.17. Kết quả điểm kiểm tra sau vòng 1 TNSP của lớp TN và ĐC ......... 133 Bảng 4.18. Xếp loại học lực của 8 SV được theo dõi ....................................... 134 Bảng 4.19. Phân công nhiệm vụ các nhóm bộ DA 1 - TNSP vòng 2 ............... 134 Bảng 4.20. Rubric 5 đánh giá CLO3.1 (DA1) - TNSP vòng 2 ......................... 136 Bảng 4.21. Rubric 6 đánh giá CLO3.2 (DA1) - TNSP vòng 2 ......................... 137 Bảng 4.22. Rubric 7 đánh giá CLO4.1 (DA1) - TNSP vòng 2 ......................... 137 Bảng 4.23. Rubric 8 đánh giá CLO4.2 (DA1) - TNSP vòng 2 ......................... 137 Bảng 4.24. Rubric 9 đánh giá CLO4.3 (DA1) - TNSP vòng 2 ......................... 137 Bảng 4.25. Phân công nhiệm vụ các nhóm bộ DA 2 - TNSP vòng 2 ............... 139 Bảng 4.26. Kết quả tổng hợp 8 SV được theo dõi qua DA1............................. 141 Bảng 4.27. Kết quả tổng hợp 8 SV được theo dõi qua DA2 ............................. 143 Bảng 4.28. Điểm tổng hợp qua 2 DA của 8 SV ................................................ 143 Bảng 4.29. Rubric 5 đánh giá CLO3.1 (DA2) - TNSP vòng 2 ......................... 144 Bảng 4.30. Rubric 6 đánh giá CLO3.2 (DA2) - TNSP vòng 2 ......................... 144 Bảng 4.31. Rubric 7 đánh giá CLO4.1 (DA2) - TNSP vòng 2 ......................... 144 Bảng 4.32. Rubric 8 đánh giá CLO4.2 (DA2) - TNSP vòng 2 ......................... 144 Bảng 4.33. Rubric 9 đánh giá CLO4.3 (DA2)- TNSP vòng 2 .......................... 144 Bảng 4.34. Điểm lớp TN sau 2 bộ DA gồm 48 SV .......................................... 144 Bảng 4.35. Phân phối tần số điểm lớp TN và ĐC ............................................. 145 Bảng 4.36. Phân phối tần số tích lũy điểm lớp TN và ĐC................................ 145 Bảng 4.37. Phân phối tần suất tích lũy điểm lớp TN và ĐC............................. 146 Bảng 4.38. Giá trị thống kê đặc trưng ............................................................... 146
x DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1. Đề cương CDIO chi tiết cấp độ 1 ........................................................ 30 Hình 2.2. Sơ đồ bộ tiêu chuẩn CDIO ................................................................... 31 Hình 2.3. Triển khai đào tạo theo CDIO ............................................................. 36 Hình 2.4. Sơ đồ quy trình thiết kế chương trình đào tạo tích hợp theo CDIO.... 40 Hình 2.5. Các thành phần của chương trình đào tạo .......................................... 42 Hình 2.6. Lớp học đảo ngược ............................................................................. 49 Hình 2.7. Bức tranh tổng quan lớp học đảo ngược ............................................. 49 Hình 2.8. Mô hình không gian học tập .............................................................. 59 Hình 2.9. Cấu trúc nội dung CTĐT đại học khối ngành kĩ thuật ........................ 66 Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc VLĐC cho khối ngành kĩ thuật .................................... 83 Hình 3.2. Giao diện trang chủ ............................................................................. 92 Hình 3.3. Giao diện “Học liệu” ........................................................................... 93 Hình 3.4. Giao diện “Bài giảng theo chuyên đề” ................................................ 93 Hình 3.5. Giao diện “Tự kiểm tra đánh giá” ..................................................... 943 Hình 3.6. Giao diện “Kiểm tra” ........................................................................ 943 Hình 4.1. SV thảo luận nhóm ............................................................................ 121 Hình 4.2. SV hệ thống kiến thức bằng sơ đồ Mindmap .................................... 124 Hình 4.3. SV báo cáo nghiệm thu sản phẩm ..................................................... 124 Hình 4.4. Sinh viên làm việc nhóm ................................................................... 135 Hình 4.5. Các sản phẩm mindmap của sinh viên .............................................. 136 Hình 4.6. Các nhóm sinh viên báo cáo, thảo luận dự án................................... 136
xi DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ Biểu đồ Biểu đồ 4.1. Rubric 5 đánh giá CLO3.1............................................................ 131 Biểu đồ 4.2. Rubric 6 đánh giá CLO3.2............................................................ 132 Biểu đồ 4.3. Rubric 7 đánh giá CLO4.1............................................................ 132 Biểu đồ 4.4. Rubric 8 đánh giá CLO4.2............................................................ 132 Biểu đồ 4.5. Rubric 9 đánh giá CLO4.3............................................................ 133 Biểu đồ 4.6a. So sánh sự phát triển các CLO của SV thuộc DA1 .................... 142 Biểu đồ 4.6b. So sánh sự phát triển các CLO của SV thuộc DA1 .................... 142 Biểu đồ 4.7a. So sánh sự phát triển các CLO của SV thuộc DA1 .................... 143 Biểu đồ 4.7b. So sánh sự phát triển các CLO của SV thuộc DA1 .................... 143 Biểu đồ 4.8. Điểm so sánh giữa DA1 và DA2 .................................................. 145 Đồ thị Đồ thị 4.1 Đồ thị phân phối điểm số lớp ĐC và lớp TN ................................... 145 Đồ thị 4.2 Đồ thị phân phối tần suất lũy tích ĐC và lớp TN ............................ 146
1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao đáp ứng nhu cầu xã hội trở nên bức thiết và khẩn cấp. Yêu cầu mới về quan điểm, mục tiêu, cơ chế phát triển, nội dung chương trình, phương pháp giáo dục được đặt ra ở hầu hết các quốc gia. Nhiều nhà giáo dục kĩ thuật tâm huyết, nhiều hiệp hội các trường ĐH, nhiều cơ quan kiểm định giáo dục trên thế giới đã nỗ lực nghiên cứu để cải cách giáo dục kĩ thuật bậc ĐH, nền giáo dục đào tạo ra những con người được kì vọng có khả năng giải quyết các vấn đề về xã hội và môi trường. Nhiều đề xướng giáo dục, nhiều chuẩn kiểm định cấp quốc gia, cấp khu vực được sửa đổi, ban hành. Trước tình hình đó, Đảng và Nhà nước ta đã có những định hướng chỉ đạo về đổi mới giáo dục nói chung và giáo dục ĐH nói riêng. Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương khóa XI, ban hành ngày 4 tháng 11 năm 2013 (Nghị quyết số 29-NQ/TW) xác định: "Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo" [2]. Nghị quyết số 29-NQ/TW xác định mục tiêu đổi mới: "Đối với giáo dục nghề nghiệp, tập trung đào tạo nhân lực có kiến thức, kĩ năng và trách nhiệm nghề nghiệp. Hình thành hệ thống giáo dục nghề nghiệp với nhiều phương thức và trình độ đào tạo kĩ năng nghề nghiệp theo hướng ứng dụng, thực hành, bảo đảm đáp ứng nhu cầu nhân lực kĩ thuật công nghệ của thị trường lao động trong nước và quốc tế" [2, tr.4] và "Trên cơ sở mục tiêu đổi mới giáo dục và đào tạo, cần xác định rõ và công khai mục tiêu, CĐR của từng bậc học, môn học, chương trình, ngành và chuyên ngành đào tạo. Coi đó là cam kết bảo đảm chất lượng của cả hệ thống và từng cơ sở giáo dục và đào tạo; là căn cứ giám sát, ĐG chất lượng giáo dục, đào tạo" [2, tr.5]. Giải pháp được Nghị quyết số 29-NQ/TW đưa ra là: "Nội dung giáo dục nghề nghiệp được xây dựng theo hướng tích hợp kiến thức, kĩ năng, tác phong làm việc chuyên nghiệp để hình thành NL nghề nghiệp cho người học"; "Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách
2 nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển NL" và "Đổi mới phương thức ĐG và công nhận tốt nghiệp giáo dục nghề nghiệp trên cơ sở kiến thức, NL thực hành, ý thức kỷ luật và đạo đức nghề nghiệp. Có cơ chế để tổ chức và cá nhân sử dụng lao động tham gia vào việc ĐG chất lượng của cơ sở đào tạo" [2, tr.6]. Như vậy, Đảng và Nhà nước ta chỉ đạo định hướng về đổi mới giáo dục nghề nghiệp đáp ứng yêu cầu toàn cầu hóa và hội nhập kinh tế quốc tế là dạy theo hướng tích hợp kiến thức, kĩ năng, trách nhiệm; dạy cách nghĩ, sáng tạo; dạy chủ động vận dụng tri thức, kĩ năng; dạy cam kết đầu ra; CTĐT được thiết kế, xây dựng, điều chỉnh thường xuyên để đáp ứng yêu cầu về nguồn nhân lực của thị trường, tiếp cận các chuẩn quốc tế; tổ chức và cá nhân sử dụng lao động tham gia vào việc đánh giá chất lượng của cơ sở đào tạo. Sản phẩm đầu ra của chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật là các kĩ sư, đảm nhận vị trí việc làm ở các cơ sở sản xuất với vai trò thiết kế, chế tạo sản phẩm kĩ thuật phục vụ xã hội. Người kĩ sư cần có năng lực tham gia vào một phần hoặc toàn bộ chu trình chế tạo sản phẩm hay quy trình/hệ thống kĩ thuật. Bất kì một sản phẩm/quy trình hay hệ thống kĩ thuật nào cũng đều trải qua bốn giai đoạn: (1) Hình thành ý tưởng (Conceive), (2) Thiết kế (Design), (3) Triển khai (Implement), (4) Vận hành (Operate), viết tắt theo từ tiếng Anh là CDIO. Đó là năng lực CDIO mà các cơ sở đào tạo đại học ngành kĩ thuật cần hình thành và phát triển cho người học. Chương trình đào tạo xác định mục tiêu đào tạo theo định hướng trên gọi là đào tạo theo CDIO. CDIO bắt đầu là một đề xướng cải tiến giáo dục kĩ thuật của ĐH kĩ thuật Massachusetts, Mỹ, phối hợp với các trường ĐH Thụy Điển, vào năm 2000, đây là một giải pháp nâng cao chất lượng đào tạo đáp ứng yêu cầu xã hội trên cơ sở xác định CĐR để thiết kế chương trình và phương pháp đào tạo theo một quy trình khoa học. CDIO là viết tắt của cụm từ tiếng Anh Conceive - Design - Implement - Operate, nghĩa là: hình thành ý tưởng, thiết kế ý tưởng, thực hiện và vận hành. Theo website chính thức của tổ chức CDIO, tầm nhìn của CDIO hướng tới việc: tích hợp các kĩ năng nghề nghiệp như làm việc nhóm và giao tiếp; đề cao việc học tập tích cực và qua trải nghiệm; liên tục cải tiến thông qua quy trình đảm bảo chất lượng; làm phong phú khóa học với các DA do SV tự thiết kế - xây dựng và kiểm thử. Có thể hiểu, cách tiếp cận CDIO hướng tới đào tạo SV phát triển
3 toàn diện cả về kiến thức, kĩ năng, thái độ, NL thực tiễn (năng lực CDIO) và có ý thức trách nhiệm với xã hội [78]. Tính đến 12/2020, Hiệp hội CDIO đã kết nạp 180 thành viên là các trường ĐH thuộc 7 khu vực trên thế giới: Châu Âu (69 trường), Bắc Mỹ (19 trường), Châu Á (47 trường), Mỹ Latin (19 trường), Anh - Ireland (16 trường), Australia - New Zealand (8 trường) và Châu Phi (2 trường). Trong số đó có những trường là ĐH hàng đầu trên thế giới, có thể kể đến như: Duke University, Stanford University, California State University Northridge, Singapore Polytechnic,… [102]. Bên cạnh đó, một số nước đã và đang dựa vào các tiêu chuẩn CDIO để thực hiện kiểm định tầm quốc gia với CTĐT thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, kĩ thuật, công nghệ như Thụy Điển, Trung Quốc... Tại Việt Nam, tính đến tháng 6 năm 2020, có 8 trường ĐH Việt Nam đã trở thành thành viên chính thức của Hiệp hội CDIO thế giới: ĐH Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh (gồm 5 trường ĐH thành viên), ĐH Duy Tân, ĐH Thủ Dầu Một, ĐH Đà Lạt, ĐH FPT, ĐH Vinh, ĐH Công nghệ Đồng Nai và ĐH Trà Vinh. Đồng thời, nhiều trường ĐH khác đang cải tiến CTĐT theo đề xướng CDIO hay đang tìm hiểu và triển khai cho đơn vị mình, có thể kể đến một số trường như: ĐH Quốc gia Hà Nội, đã áp dụng thí điểm tiếp cận CDIO cho 4 CTĐT từ năm 2010 và đến nay đã mở rộng áp dụng cho 62 CTĐT (75%); ĐH Sư phạm kĩ thuật thành phố Hồ Chí Minh đến nay đã triển khai áp dụng tiếp cận CDIO cho toàn bộ chương trình đào tạo ĐH và cao đẳng tại trường; ĐH Thái Nguyên đã triển khai áp dụng tiếp cận CDIO cho tất cả CTĐT tại trường từ năm 2010; ĐH Ngoại ngữ - Tin học thành phố Hồ Chí Minh (2012) triển khai cho 6 ngành đào tạo; ĐH Cần Thơ (2012); Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông (2013) vận dụng cho ngành Công nghệ đa phương tiện; ĐH An Giang (2014); ĐH Đà Nẵng (2014) [94]. Thực tế triển khai áp dụng CDIO có hai cấp độ: (1) Cấp độ chương trình đào tạo được gọi là đào tạo theo CDIO, (2) Cấp độ môn học được gọi là giảng dạy theo tiếp cận CDIO. Cấp độ môn học được áp dụng cho những cơ sở đào tạo chưa xây dựng và thực hiện chương trình theo CDIO, nhưng có mong muốn nâng cao chất lượng đào tạo theo định hướng CDIO. Giảng dạy theo tiếp cận CDIO là thực hiện nhóm tiêu chuẩn về phương pháp, phương tiện và điều kiện đào tạo của chương trình đào tạo theo CDIO. Đây
4 là yếu tố quan trọng nhất kiến tạo nên chất lượng thực sự của sản phẩm đầu ra - những kĩ sư trẻ tham gia vào thị trường lao động kĩ thuật đang biến đổi nhanh chóng từng ngày. Vật lí đại cương (VLĐC) là một môn học bắt buộc của chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật, thuộc khối kiến thức giáo dục đại cương, là cơ sở của nhiều môn khoa học tự nhiên khác. VLĐC có nhiệm vụ trang bị cho SV những kiến thức, kĩ năng cơ bản về vật lí, làm cơ sở để tiếp tục học tập, nghiên cứu các công nghệ, kĩ thuật, đồng thời góp phần hình thành nhân cách người cán bộ kĩ thuật trong tương lai. Đã có những nghiên cứu lí luận và nghiên cứu thực tiễn về dạy học theo tiếp cận CDIO tại Việt Nam ở cấp độ chương trình đào tạo, nhưng chưa có nghiên cứu nào ở cấp độ môn học nói chung, môn học thuộc khối kiến thức giáo dục đại cương nói riêng. Vấn đề đặt ra là áp dụng tiếp cận CDIO ở cấp độ môn học cần được triển khai theo qui trình nào? Thiết kế và tổ chức dạy học Vật lí đại cương như thế nào để nâng chất lượng đào tạo theo tiếp cận CDIO ở cấp độ môn học? Trước thực tiễn đó, chúng tôi chọn đề tài luận án tiến sĩ là “Dạy học Vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO”. 2. Mục đích nghiên cứu Vận dụng tiếp cận CDIO, tổ chức dạy học một số nội dung vật lí đại cương nhằm góp phần đáp ứng chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu Dạy học theo tiếp cận CDIO trong dạy học vật lí đại cương ở trường đại học. * Phạm vi nghiên cứu Dạy học phần Điện học, vật lí đại cương của chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO. 4. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế một số nội dung vật lí đại cương thành các dự án học tập và tổ chức dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược, thì sẽ đảm bảo được các tiêu chuẩn về PPDH và điều kiện học tập của đào tạo theo tiếp cận CDIO, từ đó góp phần đáp ứng chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật ngay
5 trong giai đoạn giáo dục đại cương. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về đào tạo theo CDIO, dạy học môn học theo tiếp cận CDIO; 5.2. Nghiên cứu thực trạng về dạy học môn học thuộc khối kiến thức giáo dục đại cương (nói chung), dạy học VLĐC (nói riêng) của chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật ở một số cơ sở giáo dục; 5.3. Xác định mục tiêu, chuẩn đầu ra ba cấp độ của dạy học VLĐC theo tiếp cận CDIO; 5.4. Lựa chọn phương pháp dạy học, xây dựng quy trình (chung) cho triển khai dạy học VLĐC đáp ứng mục tiêu theo kết quả 5.3 (xây dựng tiêu chuẩn CDIO về phương pháp dạy học); 5.5. Xây dựng/thiết kế điều kiện dạy học (xây dựng tiêu chuẩn CDIO về điều kiện, không gian học tập) đáp ứng mục tiêu theo kết quả 5.3; 5.6. Thiết kế kế hoạch dạy học một số nội dung VLĐC theo quy trình đã đề xuất; 5.7. Thực nghiệm sư phạm. 6. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí luận + Nghiên cứu tài liệu lí luận liên quan đến đề tài. Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa cơ sở lí luận về CDIO trong dạy học ở trường ĐH khối ngành kĩ thuật. + Nghiên cứu chương trình môn học VLĐC, các giáo trình, tài liệu của môn học này ở một số ở trường ĐH khối ngành kĩ thuật và những tài liệu tham khảo có liên quan để xác định CĐR của môn học, mức độ nội dung, yêu cầu NL mà SV cần đạt được. - Nghiên cứu thực tiễn: Điều tra, khảo sát, phỏng vấn, quan sát thực tiễn dạy học VLĐC ở một số trường ĐH và đánh giá tính hiệu quả; - Thực nghiệm sư phạm; - Thống kê toán học. 7. Đóng góp mới của đề tài * Về lí luận + Đề xuất lựa chọn mô hình dạy học hiện đại (lớp học đảo ngược) trong dạy học một số nội dung VLĐC trong dạy học theo tiếp cận CDIO; + Đề xuất quy trình dạy học VLĐC của chương trình đào tạo đại học khối
6 ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO. * Về ứng dụng + Xây dựng và vận hành được một website hỗ trợ dạy học phần Điện học môn VLĐC của CTĐT đại học khối ngành kĩ thuật theo mô hình lớp học đảo ngược tại địa chỉ https://www.vatlydaicuongcdio.edu.vn/; + Thiết kế tiến trình dạy học chương “Trường tĩnh điện” và chương “Từ trường tĩnh” thuộc phần Điện học môn VLĐC theo mô hình lớp học đảo ngược cho SV đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO; + Thiết kế 8 dự án học tập thuộc phần Điện học môn VLĐC theo mô hình lớp học đảo ngược cho SV đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO; + Thiết kế bộ công cụ đánh giá kết quả học tập một số nội dung phần Điện học môn VLĐC của chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO. 8. Cấu trúc luận án Ngoài phần Mở đầu, phần Kết luận, Danh mục các bài báo liên quan đến luận án, Tài liệu tham khảo và Phụ lục, nội dung luận án gồm 4 chương: Chương 1. Tổng quan về đề tài nghiên cứu Chương 2. Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học vật lí đại cương chương trình đào tạo đại học, khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO Chương 3. Dạy học một số nội dung vật lí đại cương tiếp cận CDIO chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật Chương 4. Thực nghiệm sư phạm.
7 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1. Các nghiên cứu về dạy vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật 1.1.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài về dạy vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật Nghiên cứu giảng dạy vật lí trong giáo dục kĩ thuật đã là chủ đề được quan tâm trong thời gian diễn ra các cuộc cách mạng công nghiệp. Năm 1903, William S. Franklin (giáo sư tại ĐH Harvard (1917-1925) và MIT (1917-1929)), đã xuất bản cuốn “Dạy học vật lí cho SV kĩ thuật” (The teaching of physics to engineering students), quan điểm của Franklin là: “Dạy vật lí là để phát triển tư duy của SV theo một cấu trúc logic bao gồm tổng hợp các quan niệm và lí thuyết vật lí. Đối tượng chính trong một khóa học vật lí cho SV kĩ thuật nên cung cấp kiến thức khái niệm và phân tích các sự kiện quan trọng của vật lí học, điều này phải được thực hiện thông qua công việc trong phòng thí nghiệm” [79]. Sau Chiến tranh thế giới thứ nhất, các nghiên cứu về vấn đề giảng dạy vật lí cho SV kĩ thuật đã được quan tâm nhiều. Từ năm 1916 đến 1922, Hiệp hội Xúc tiến Giáo dục kĩ thuật (tiền thân của Hiệp hội Giáo dục kĩ thuật Hoa Kỳ) và Hiệp hội Vật lí Hoa Kỳ đã công bố nhiều nghiên cứu về vấn đề trên. Nhiều công trình nghiên cứu chỉ ra rằng: các kiến thức vật lí được dạy để giải quyết các vấn đề thực tế mới; vấn đề đặt ra cho các bài tập cần có tính chất thực tế; công việc trong phòng thí nghiệm được coi là hoạt động khám phá bản chất vật lí của các hiện tượng. Năm mục tiêu cần đạt khi giảng dạy vật lí cho các kỹ sư: thói quen tư duy khoa học; kiến thức về các định luật vật lí; sáng kiến và sự khéo léo; kiến thức về sự kiện và phương pháp; quan sát chính xác [77], [92]. Năm 1939, Malti. MG và Teare, B.R., Jr. đã đưa ra đánh giá về vai trò của toán học và vật lí trong giáo dục kĩ thuật, đặc biệt là trong kĩ thuật điện. Hai nghiên cứu cho thấy sự bất ổn trong việc giảng dạy vật lí và toán học, đặc biệt trong sự phối hợp thích hợp của các môn học với các khóa học kĩ thuật. Để khắc phục tình trạng trên, trong dạy học vật lí kĩ thuật, hai vấn đề phải giải quyết đồng thời: đầu tiên, thành thạo các kiến thức cơ bản, bao gồm việc tập trung vào hướng dẫn SV khám phá kiến thức hiệu quả nhất; thứ hai, đào tạo đầy đủ về ứng dụng liên quan đến việc sử dụng kiến thức vật lí hiệu quả nhất. Teare cho rằng, việc sử dụng các tình huống về vấn đề trong một lớp học có sáu bước nên tiến hành: (1) Nêu vấn đề và xác định kết quả mong muốn; (2)