Luận án Tiến sĩ Lý luận và Phương pháp dạy học Kỹ thuật: Dạy học đảo ngược định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho sinh viên ngành kỹ thuật điện tử

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:172

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xây dựng quy trình và các biện pháp triển khai ứng dụng dạy học môn “kỹ thuật số” trong lớp học đảo ngược theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học môn kỹ thuật số trong quá trình đào tạo sinh viên ngành kỹ thuật điện tử trình độ đại học.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Lý luận và Phương pháp dạy học Kỹ thuật: Dạy học đảo ngược định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho sinh viên ngành kỹ thuật điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---oo0oo--- NGUYỄN QUỐC VŨ DẠY HỌC ĐẢO NGƢỢC ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO SINH VIÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---oo0oo--- NGUYỄN QUỐC VŨ DẠY HỌC ĐẢO NGƢỢC ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO SINH VIÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học Mã số: 9140110 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGÔ TỨ THÀNH HÀ NỘI – 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được tác giả khác công bố trong bất cứ công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2020 GV Hướng dẫn TÁC GIẢ LUẬN ÁN PGS.TS. Ngô Tứ Thành Nguyễn Quốc Vũ i
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, tạo điều kiện của Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Viện Sư phạm kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ đó. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô trong Bộ môn Khoa học và Công nghệ giáo dục đã luôn ủng hộ, chia sẻ công việc cũng như động viên tinh thần giúp tôi vượt qua khó khăn để có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ học tập. Đặc biệt, tôi muốn gửi lời tri ân sâu sắc đến PGS.TS Ngô Tứ Thành đã chỉ bảo, tư vấn, định hướng cho tôi về mặt học thuật, giúp tôi thể hiện ý tưởng nghiên cứu cũng như truyền đạt cho tôi nhiều kinh nghiệm quý báu trong nghiên cứu khoa học để tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi xin cảm ơn lãnh đạo Trường Đại học Đồng Tháp, nơi tôi công tác đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể yên tâm học tập, nghiên cứu; tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, đặc biệt là người cha quá cố của tôi, bạn bè đã động viên, hỗ trợ tôi; cảm ơn các thầy cô, các em sinh viên ở trường Đại học Đồng Tháp; trường Đại học Giao thông vận tải Phân hiệu TP Hồ Chí Minh đã tham gia thực hiện phiếu điều tra, kiểm nghiệm và thực nghiệm sư phạm. Xin trân trọng cảm ơn tất cả sự giúp đỡ quý báu này. TÁC GIẢ LUẬN ÁN Nguyễn Quốc Vũ ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN....................................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................. viii DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................ ix DANH MỤC BẢNG............................................................................................................ xi MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................................... 4 3. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 4 3.1. Khách thể nghiên cứu ............................................................................................. 4 3.2. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................. 4 3.3. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................ 4 4. Giả thuyết khoa học ....................................................................................................... 4 5. Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu ................................................................................. 4 5.1. Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu lý luận .............................................................. 4 5.2. Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu thực tiễn ........................................................... 5 5.3. Đề xuất các giải pháp hoặc phát triển các ý tưởng khoa học, mô hình mới. .......... 5 5.4. Thực nghiệm và đánh giá ........................................................................................ 5 6. Phương pháp luận và các phương pháp nghiên cứu ...................................................... 5 6.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lí thuyết ............................................................... 5 6.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn .............................................................. 5 6.3 Nhóm phương pháp thống kê toán học .................................................................... 6 7. Những đóng góp của luận án ......................................................................................... 6 7.1 Về Lý luận ............................................................................................................... 6 7.2 Về thực tiễn ứng dụng.............................................................................................. 6 8. Bố cục của luận án ......................................................................................................... 6 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN DẠY HỌC TRONG LỚP HỌC ĐẢO NGƢỢC ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO .................... 8 1.1. Tổng quan các nghiên cứu về dạy học trong lớp học đảo ngược theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo ............................................................................................... 8 1.1.1 Các nghiên cứu về lớp học đảo ngược .................................................................. 8 1.1.2. Các nghiên cứu về sáng tạo, tư duy và tư duy sáng tạo ..................................... 13 1.1.3 Các nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực và tư duy sáng tạo .................... 16 1.1.4. Nhận xét và hướng nghiên cứu của đề tài .......................................................... 18 1.2. Các khái niệm cơ bản ................................................................................................ 19 1.2.1. Năng lực ............................................................................................................. 19 iii
1.2.2. Sáng tạo.............................................................................................................. 20 1.2.3. Năng lực sáng tạo .............................................................................................. 21 1.2.4. Dạy học phát triển năng lực và tư duy sáng tạo ................................................ 23 1.2.4.1. Tư duy sáng tạo............................................................................................ 23 1.2.4.2. Năng lực TDST trong dạy - học ................................................................... 24 1.2.4.3. Năng lực giải quyết vấn đề sáng tạo ............................................................ 25 1.2.5. Lớp học đảo ngược ............................................................................................ 26 1.2.6. Phát triển năng lực sáng tạo trong LHĐN ......................................................... 28 1.3 Cơ sở khoa học xây dựng mô hình LHĐN ............................................................... 29 1.3.1. Các đặc điểm và yêu cầu phát triển mô hình LHĐN ........................................ 29 1.3.1.1. LHĐN phát triển song hành cùng cấp độ công nghệ mới ........................... 29 1.3.1.2. Thay đổi các dạng hoạt động, tích cực hóa quá trình dạy học.................... 29 1.3.1.3. Tăng cường thời gian nghiên cứu, tự học, phát triển những kỹ năng mới .. 31 1.3.1.4. Phát triển NLST ........................................................................................... 31 1.3.2. Các mô hình LHĐN ........................................................................................... 32 1.3.3. Đánh giá về mô hình LHĐN .............................................................................. 33 1.4 Cơ sở lý luận dạy học theo mô hình LHĐN định hướng phát triển năng lực sáng tạo .. 35 1.4.1 Hệ sinh thái học tập ............................................................................................ 35 1.4.2. Không gian dạy và học ...................................................................................... 35 1.4.3. Mục tiêu dạy học................................................................................................ 37 1.4.4. Nội dung dạy học ............................................................................................... 37 1.4.5. Phương tiện dạy học .......................................................................................... 37 1.4.6. Phương pháp dạy học......................................................................................... 38 1.4.7. Các quan điểm, lý thuyết, luận thuyết khoa học ................................................ 43 1.4.8. Khả năng ứng dụng hoặc phát triển lý luận ....................................................... 44 1.5 Quy trình tổ chức dạy học theo mô hình LHĐN hướng phát triển năng lực sáng tạo44 1.5.1. Mô hình lập kế hoạch cho LHĐN:.................................................................... 44 1.5.2. Nguyên tắc xây dựng quy trình tổ chức dạy học theo mô hình LHĐN ............. 46 1.5.3. Quy trình tổ chức dạy học theo mô hình LHĐN ............................................... 50 1.6 Tổ chức dạy học theo mô hình LHĐN định hướng phát triển năng lực sáng tạo ...... 52 1.6.1. Tổ chức dạy học với mô hình LHĐN căn bản ................................................... 52 1.6.2. Tổ chức dạy học với mô hình LHĐN theo nhóm .............................................. 53 1.6.3. Tổ chức dạy học với mô hình LHĐN làm mẫu ................................................. 57 1.7 Cơ sở thực tiễn về tổ chức dạy học theo mô hình LHĐN định hướng phát triển năng lực sáng tạo ...................................................................................................................... 57 1.7.1 Mục đích ............................................................................................................. 57 1.7.2 Đối tượng khảo sát .............................................................................................. 58 1.7.3 Phương pháp khảo sát ......................................................................................... 58 1.7.4 Nội dung khảo sát ............................................................................................... 59 iv
1.7.5 Kết quả và đánh giá ............................................................................................ 59 Kết luận chƣơng 1 .............................................................................................................. 72 CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG QUY TRÌNH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP DẠY HỌC MÔN KỸ THUẬT SỐ TRONG LỚP HỌC ĐẢO NGƢỢC THEO ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO ........................................................ 73 2.1 Cấu trúc và nội dung môn học Kỹ thuật số................................................................ 73 2.2. Thiết kế khóa học môn Kỹ thuật số theo mô hình lớp học đảo ngược ..................... 74 2.2.1. Xây dựng nguồn học liệu ................................................................................... 76 2.2.1.1. Giáo trình, bài giảng của giảng viên ........................................................... 76 2.2.1.2. Giáo trình, bài giảng trên internet............................................................... 76 2.2.2. Thiết kế khóa học ............................................................................................... 76 2.2.2.1. Sơ đồ chức năng của lớp học ....................................................................... 76 2.2.2.2. Sơ đồ tổng quát các hoạt động tương tác trong Classroom ........................ 77 2.2.2.3. Sơ đồ tổng quát luồng bài tập tự luận trong LHĐN .................................... 78 2.2.2.4. Thiết kế LMS/LCMS hỗ trợ dạy học theo mô hình LHĐN ........................... 78 2.3. Biện pháp tổ chức hoạt động dạy học môn Kỹ thuật số trong mô hình LHĐN theo hướng phát triển NLST. ................................................................................................... 80 2.3.1 Phát triển NLST cho SV thông qua các tình huống có vấn đề. ......................... 80 2.3.1.1 Mục đích ....................................................................................................... 80 2.3.1.2. Các nguyên tắc............................................................................................. 80 2.3.1.3. Cách thức thực hiện ..................................................................................... 81 2.3.2 Phát triển NLST thông qua việc khai thác các bài thực hành ............................ 88 2.3.2.1 Mục đích ....................................................................................................... 88 2.3.2.2. Các nguyên tắc............................................................................................. 88 2.3.2.3. Cách thức thực hiện ..................................................................................... 88 2.3.3 Phát triển NLST thông qua tính mềm dẽo của tư duy (bài giảng kết hợp với phần mềm mô phỏng) .................................................................................................. 94 2.3.3.1 Mục đích ....................................................................................................... 94 2.3.3.2 Nguyên tắc .................................................................................................... 94 2.3.3.3 Cách thức thực hiện ...................................................................................... 94 2.3.4 Phát triển NLST thông qua năng lực tự nghiên cứu, tìm kiếm tri thức ............. 97 2.3.4.1 Mục đích ....................................................................................................... 97 2.3.4.2. Nguyên tắc ................................................................................................... 97 2.3.4.3. Cách thực thực hiện ..................................................................................... 97 2.3.5. Phát triển NLST thông qua tính độc đáo của tư duy (việc giải bài tập) .......... 100 2.3.5.1. Mục đích .................................................................................................... 100 2.3.5.2. Nguyên tắc ................................................................................................. 101 2.3.5.3 Cách thức thực hiện .................................................................................... 101 2.3.6. Phát triển NLST thông qua tính thuần thục của tư duy ................................... 105 v
2.3.6.1. Mục đích .................................................................................................... 105 2.3.6.2. Nguyên tắc ................................................................................................. 106 2.3.6.3. Cách thức thực hiện ................................................................................... 106 Kết luận chƣơng 2 ............................................................................................................ 110 CHƢƠNG 3. KHẢO NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ......................................................... 111 3.1 Mục đích khảo nghiệm và đánh giá ......................................................................... 111 3.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm ........................................................................ 111 3.2.1 Mục đích, đối tượng, phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm ............... 111 3.2.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm ........................................................... 111 3.2.1.2 Đối tượng thực nghiệm ............................................................................... 112 3.2.1.3 Phương pháp tiến hành ............................................................................... 112 3.2.2 Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học ............................................................... 112 3.2.2.1 Chuẩn bị ...................................................................................................... 112 3.2.2.2 Tổ chức dạy học .......................................................................................... 113 3.3. Nghiên cứu tác động của dạy học theo mô hình LHĐN đến hiệu quả học tập của SV qua điểm số và qua góc độ nhận thức của người học. ................................................... 113 3.3.1. Kết quả đánh giá đợt thực nghiệm thứ nhất ..................................................... 113 3.3.2. Kết quả đánh giá đợt thực nghiệm thứ hai ....................................................... 115 3.4. Nghiên cứu tác động của dạy học theo mô hình LHĐN đến phát triển năng lực sáng tạo của Sinh viên. ........................................................................................................... 119 3.4.1. Kết quả đánh giá sau thực nghiệm về lớp học đảo ngược ............................... 119 3.4.2. Kết quả đánh giá sau thực nghiệm về tư duy sáng tạo..................................... 121 3.5 Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia ......................................................................... 122 3.5.1 Mục đích ........................................................................................................... 122 3.5.2 Nội dung ........................................................................................................... 122 3.5.3 Phương pháp thực hiện ..................................................................................... 122 3.5.4 Kết quả đánh giá theo phương pháp chuyên gia ............................................... 122 Kết luận chƣơng 3 ............................................................................................................ 125 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .................................................................................. 127 1. KẾT LUẬN................................................................................................................ 127 2. KHUYẾN NGHỊ........................................................................................................ 127 2.1. Đối với Nhà Trường ........................................................................................... 127 2.2. Đối với các Khoa ................................................................................................ 128 2.3. Đối với giảng viên và cố vấn học tập ................................................................ 128 2.4. Đối với sinh viên................................................................................................. 128 2.5. Một số dịnh hướng phát triển của luận án .......................................................... 129 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ......................... 130 vi
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 131 PHỤ LỤC.............................................................................................................................. 1 Phụ lục 1. Đánh giá thực trạng ứng dụng ICT vào dạy học môn Kỹ thuật số trong các Trường Đại học ở Việt Nam .............................................................................................. 1 Phụ lục 2. Nhận biết và nhu cầu về dạy học đảo ngược .................................................... 4 Phụ lục 3. Khảo sát thực trạng trang thiết bị, mức độ sử dụng, kỹ năng tìm kiếm tài liệu của SV, kỹ năng học tập trên video trực tuyến/âm thanh/hình ảnh ................................... 5 Phụ lục 4. Đánh giá năng lực sáng tạo của SV .................................................................. 7 Phụ lục 5. Khảo sát mục tiêu chương trình, nội dung chương trình, phương pháp giảng dạy, phương tiện dạy học và kiểm tra đánh giá ................................................................. 8 Phụ lục 6. Kế hoạch thực hiện chi tiết ............................................................................. 11 Phụ lục 7. Bộ câu hỏi chuẩn bị ở nhà (Chương 1- 2)....................................................... 17 Phụ lục 8. Bộ câu hỏi chuẩn bị trên lớp (Chương 1- 2) ................................................... 18 Phụ lục 9. Bộ câu hỏi chuẩn bị ở nhà (chương 4) ............................................................ 20 Phụ lục 10. Bộ câu hỏi trên lớp (chương 4) ..................................................................... 21 Phụ lục 11. Khảo sát ý kiến chuyên gia ........................................................................... 22 Phụ lục 12. Danh sách chuyên gia tham gia khảo sát ...................................................... 23 vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ CN Công nghệ CT Chương trình CNTT Công nghệ thông tin CBL Competence Based Learning (Dạy học tiếp cận năng lực) DH Dạy học GV Giảng viên LHĐN Lớp học đảo ngược KGHT Không gian học tập NL Năng lực NLST Năng lực sáng tạo KTS Kỹ thuật số F2F face to face (Dạy học giáp mặt ) GQVĐ Giải quyết vấn đề SV Sinh viên HTTCDH Hình thức tổ chức dạy học ICT Công nghệ thông tin và truyền thông KH-TT Khóa học trực tuyến LMS Learning Management System (Hệ quản lý học tập) MTDH Môi trường dạy học NL Năng lực TDST Tư duy sáng tạo TN Thực nghiệm PPDH Phương pháp dạy học PTDH Phương tiện dạy học PTNLST Phát triển năng lực sáng tạo QTDH Quá trình dạy học SCL Student centered learning (Dạy học lấy người học làm trung tâm) viii
DANH MỤC HÌNH Hình 1. Mô hình các bước phát triển giáo dục 1.0 đến giáo dục 4.0 ............................... 2 Hình 1.1. Kiến thức chuyên môn, sư phạm, công nghệ ................................................. 11 Hình 1.2. Bốn yếu tố tạo nên hoạt động sáng tạo .......................................................... 14 Hình 1.3: Ba thành phần của NLST ............................................................................... 23 Hình 1.4. Sự khác biệt giữa LHĐN và lớp học truyền thống ........................................ 27 Hình 1.5. Sự khác biệt giữa mô hình LHĐN và lớp học truyền thống trong thang đo Blooms ........................................................................................................................... 27 Hình 1.6. Các kiểu mô hình lớp học đảo ngược ............................................................ 32 Hình 1.7. Không gian học tập ........................................................................................ 36 Hình 1.8. Mô hình người học là trung tâm .................................................................... 38 Hình 1.9. Các mức độ nhận thức của Bloom ................................................................. 39 Hình 1.10. Lớp học đảo ngược ...................................................................................... 40 Hình 1.11. Thang đo tư duy Bloom ............................................................................... 40 Hình 1.12. Mô hình lập kế hoạch LHĐN ....................................................................... 45 Hình 1.13. Quy trình LHĐN với thang đo Blooms ....................................................... 50 Hình 1.14. Quy trình thiết kế LHĐN ............................................................................. 51 Hình 1.15. Các bước trong quy trình thiết kế LHĐN .................................................... 51 Hình 1.16. Các bước thực hiện LHĐN của SV .............................................................. 52 Hình 1.17. Xây dựng hệ thống hỗ trợ học tập ................................................................ 54 Hình 1.18. Sơ đồ hệ thống chức năng hỗ trợ ................................................................. 55 Hình 1.19: Qui trình hỗ trợ nhóm SV tự học ở nhà ....................................................... 55 Hình 1.20. Kết quả khảo sát về mục tiêu chương trình.................................................. 64 Hình 1.21. Kết quả khảo sát về nội dung chương trình ................................................. 64 Hình 1.22. Kết quả khảo sát khả năng sử dụng các phương tiện ICT trong dạy học của GV ........................................................................................................................................ 69 Hình 1.23. Kết quả khảo sát khả năng sử dụng các phần mềm trong dạy học của GV . 70 Hình 1.24. Kết quả khảo sát việc vận dụng E-learning trong dạy học của GV ............. 70 Hình 2.1. Quy trình tổ chức dạy học với lớp học đảo ngược ......................................... 74 Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc chức năng của LHĐN ............................................................ 76 Hình 2.3. Sơ đồ tổng quát các hoạt động trong LHĐN ................................................. 77 Hình 2.4. Sơ đồ luồng bài tập tự luận trong LHĐN ....................................................... 78 Hình 2.5: Các thành phần của hệ thống LMS ................................................................ 78 Hình 2.6: Mô hình hệ thống LMS .................................................................................. 79 Hình 2.7. Phân hệ trong LMS ........................................................................................ 79 Hình 2.8. Sơ đồ mạch của hàm Y  A B C  ABC ......................................................... 82 Hình 2.9. Sơ đồ mạch của hàm Y  ( A  B)C ............................................................... 82 ix
Hình 2.10. Mạch logic sử dụng 8 cổng NAND ............................................................. 83 Hình 2.11. Sơ đồ mạch của hàm A  DI  LI ............................................................... 85 Hình 2.12. Sơ đồ mạch ví dụ 2.3.2b .............................................................................. 85 Hình 2.13. Sơ đồ kết quả mạch sau khi rút gọn ở ví dụ 2.3.2b ...................................... 86 Hình 2.14. Sơ đồ kết quả mạch sau biến đổi ở ví dụ 2.3.1.3 ......................................... 87 Hình 2.15. Sơ đồ mạch ví dụ 2.3.1.4 ............................................................................. 87 Hình 2.16a Mạch đếm 00 đến 99 trên trang Web ........................................................ 89 Hình 2.16b. Hình bộ thí nghiệm kỹ thuật số .................................................................. 90 Hình 2.17. Sơ đồ chân và sơ đồ kí hiệu của IC 74LS90. ............................................... 90 Hình 2.18: Bảng trạng thái của IC 7490 ........................................................................ 91 Hình 2.19: Mạch điếm BCD từ 00 đến 99 sử dụng 2 IC 74LS90 .................................. 91 Hình 2.20 Mạch đếm BCD từ 00 đến 59 sử dụng 2 IC 74LS90 ................................... 92 Hình 2.21: Mạch đếm phút, giây sử dụng IC 7490 ........................................................ 93 Hình 2.22: Mạch đếm từ 00 đến 65 sử dụng IC 7490 .................................................... 95 Hình 2.23. Mạch đếm phút, giây sử dụng IC 7490 ........................................................ 96 Hình 2.24. Bảng trạng thái mạch mã hoá 8 sang 3 ........................................................ 98 Hình 2.25. Cấu trúc mạch mã hoá 8 sang 3 ................................................................... 98 Hình 2.26. Mạch dồn kênh 4 sang 1 và bảng hoạt động ................................................ 99 Hình 2.27. Dồn kênh 4 sang 1 từ giải mã 2 sang 4 ...................................................... 100 Hình 2.28a. Sơ đồ mạch logic ...................................................................................... 102 Hình 2.28b. Lời giải ví dụ 2.3.5.1 ................................................................................ 102 Hình 2.29a. Sơ đồ mạch logic ví dụ 2.3.5.2 ................................................................. 102 Hình 2.29b. Kết quả lời giải ví dụ 2.3.5.2 .................................................................... 102 Hình 2.30a. Sơ đồ mạch ví dụ 2.3.5.3 .......................................................................... 103 Hình 2.30b. Sơ đồ kết quả mạch sau khi rút gọn ở ví dụ 2.3.5.3 ................................. 104 Hình 2.31. Sơ đồ kết quả mạch sau biến đổi ở ví dụ 2.3.5.4 ...................................... 104 Hình 2.32. Sơ đồ mạch của hàm F ............................................................................... 107 Hình 2.33. Sơ đồ mạch của hàm F ............................................................................... 108 Hình 3.1. Đồ thị tần suất hội tụ lùi lớp TN1 và ĐC1 giữa kì ....................................... 114 Hình 3.2. Đồ thị tần suất hội tụ lùi điểm giữa kì TN2-ĐC2 ........................................ 116 Hình 3.3. Biểu đồ kết quả ý kiến về thực hiện chi tiết học phần ................................. 123 Hình 3.4. Biểu đồ kết quả ý kiến về việc triển khai mô hình LHĐN trong dạy học học phần ....................................................................................................................... 124 x
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Nội dung giải thích ngắn gọn, một số ví dụ và từ khóa thường dùng đối với mỗi cấp độ trên Thang Anderson. .......................................................................41 Bảng 1.2. Các bước thiết kế LHĐN ..........................................................................50 Bảng 1.3. Nội dung khảo sát giảng viên và SV ........................................................59 Bảng 1.4. Kết quả khảo sát điều kiện trang thiết bị của SV (máy tính, mạng internet…) ...................................................................................................................................59 Bảng 1.5. Kết quả khảo sát mức độ sử dụng các trang thiết bị của SV ....................60 Bảng 1.6. Kết quả khảo sát về kỹ năng tìm kiếm tài liệu của SV .............................60 Bảng 1.7. Kết quả khảo sát về kỹ năng học tập trên video trực tuyến/âm thanh/ hình ảnh ...................................................................................................................................61 Bảng 1.8. Kết quả khảo sát năng lực sáng tạo của SV ..............................................62 Bảng 1.9. Kết quả khảo sát về mức độ áp dụng phương pháp, phương tiện dạy học và kiểm tra - đánh giá của giảng viên .......................................................................65 Bảng 1.10. Kết quả khảo sát về mức độ cần thiết về phương pháp, phương tiện dạy học và kiểm tra - đánh giá của giảng viên .................................................................59 Bảng 2.1. Mô tả các chức năng cơ bản của LHĐN ...................................................69 Bảng 3.1. Kết quả thực nghiệm lớp TN1 và ĐC1 giữa kì.......................................113 Bảng 3.2. Phân tích điểm số kết quả học tập của lớp TN1, ĐC1 giữa kì ................114 Bảng 3.3. z-Test kiểm định X kết quả học tập của SV sau đợt TN1 giữa kì ..........115 Bảng 3.4. Kết quả thực nghiệm lớp TN2 và ĐC2 giữa kì.......................................116 Bảng 3.5. Bảng phân tích điểm số kết quả học tập của lớp TN2, ĐC2 giữa kì ......117 Bảng 3.6. z-Test kiểm định X kết quả học tập của SV sau đợt TN2 giữa kì ..........118 Bảng 3.7. Bảng mức độ ảnh hưởng của tác động ...................................................118 Bảng 3.8. Bảng tiêu chí Cohen................................................................................119 Bảng 3.9. Bộ câu hỏi đánh giá học nhóm trên mô hình lớp học đảo ngược ...........119 Bảng 3.10. Phản hồi của sinh viên sau bài học .......................................................120 Bảng 3.11. Bộ câu hỏi đánh giá năng lực tư duy sáng tạo của SV .........................121 Bảng 3.12. Phản hồi của sinh viên sau bài học .......................................................121 Bảng 3.13 Kết quả khảo sát ý kiến chuyên gia .......................................................122 xi
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Thứ nhất, dạy học phát triển năng lực cho ngƣời học đƣợc quán triệt trong tƣ tƣởng chỉ đạo của Đảng và sự thực hiện của Nhà Nƣớc Báo cáo chính trị Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI đã chỉ rõ “Đổi mới chương trình, nội dung, phương pháp dạy và học, phương pháp thi, kiểm tra theo hướng hiện đại; nâng cao chất lượng toàn diện, đặc biệt coi trọng giáo dục lí tưởng, giáo dục truyền thống lịch sử cách mạng, đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo (NLST), kĩ năng thực hành, tác phong công nghiệp, ý thức trách nhiệm xã hội” [1]. Nghị quyết số 29 –NQ/TW ngày 4/11/2013 Hội nghị Trung ương 8 khoá XI về đổi mới căn bản toàn diện giáo dục và đào tạo đã nêu rõ quan điểm chỉ đạo: “Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học” và đề ra mục tiêu: “Giáo dục con người Việt Nam phát triển toàn diện và phát huy tốt nhất tiềm năng, khả năng sáng tạo của mỗi cá nhân” [2]. Chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2011-2020 đã thể hiện rõ quan điểm: “Phát triển giáo dục phải thực sự là quốc sách hàng đầu. Tập trung nâng cao chất lượng giáo dục, coi trọng giáo dục đạo đức, lối sống, NLST, kĩ năng thực hành, khả năng lập nghiệp” và đặt ra mục tiêu: “Tiếp tục đổi mới phương pháp dạy học và đánh giá kết quả học tập, rèn luyện theo hướng phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo và năng lực tự học của người học”. Bên cạnh đó, ngày nay tri thức của nhân loại luôn thay đổi nên việc quy định cứng nhắc chương trình học dẫn đến tình trạng nội dung dạy học nhanh bị lạc hậu. Nhiệm vụ quan trọng của nhà trường là phải hình thành cho người học năng lực tự học, học tập suốt đời để theo kịp tốc độ phát triển xã hội. Song chương trình dạy học định hướng nội dung dẫn đến xu hướng việc kiểm tra đánh giá chủ yếu dựa trên việc kiểm tra khả năng tái hiện tri thức mà không định hướng vào khả năng vận dụng sáng tạo tri thức trong những tình huống thực tiễn. Hơn nữa, phương pháp dạy học mang tính thụ động và ít chú ý đến khả năng ứng dụng nên sản phẩm giáo dục là những con người mang tính thụ động hạn chế khả năng sáng tạo và năng động. Do đó, chương trình giáo dục này không đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của xã hội và thị trường lao động đối với người lao động về năng lực hành động khả năng sáng tạo và tính năng động. Thứ hai, do tác động cách mạng Công nghiệp 4.0 (CMCN 4.0) tất yếu hình thành giáo dục 4.0 với mô hình giáo dục và phƣơng pháp dạy học hoàn toàn mới 1
CMCN 4.0 mà nền tảng là internet kết nối mọi vật (Internet of things, viết tắt là IOT) dựa trên sự phát triển bậc cao của Công nghệ thông tin truyền thông (ICT) đã hình thành Giáo dục 4.0. Nhờ IOT, toàn bộ thông tin của thế giới được đưa vào những chiếc điện thoại thông minh cầm tay kết nối với bất cứ lớp học nào trên thế giới, nhờ đó người học có thể dễ dàng tìm ra câu trả lời nhanh hơn bất cứ người dạy nào. Lúc đó người học có thể không cần đến lớp mà chỉ cần có điện thoại thông minh kết nối internet là có thể theo dõi được bài giảng ở lớp, có thể trả lời các câu hỏi liên quan đến bài giảng và đến lớp không phải để học những kiến thức biệt lập đã có trên mạng. Để tận dụng thế mạnh IOT như trên, lớp học truyền thống (face to face) phải thay đổi về chất, mô hình lớp học mới phải là sự kết hợp 2 phương thức đào tạo trực tuyến và truyền thống, từ đó hình thành “lớp học đảo ngƣợc” (LHĐN). Trước đây người ta học ở trường, về nhà làm bài tập, giờ thì ngược lại, kiến thức mà thầy giáo giảng được sinh viên học ở nhà qua hệ thống dạy học trực tuyến, và đến lớp chỉ để tương tác với thầy giáo, để hỏi những gì họ chưa rõ. Trong LHĐN, thầy giáo đến lớp (face to face) không phải truyền thụ kiến thức mà quan trọng hơn là truyền cảm hứng, tạo hứng thú cho người học để người học phát huy NLST trong học tập. Cùng với sự tiến bộ công nghệ trong CMCN 4.0 đã làm thay đổi bức tranh của thị trường lao động: lao động giản đơn đã có robot đảm nhiệm, thị trường chủ yếu chỉ cần những việc đòi hỏi lao động có NLST ở trình độ cao. Do đó, các Trường Đại học phải đào tạo cho người học những kỹ năng và kiến thức cơ bản lẫn tƣ duy sáng tạo (TDST) để thích nghi và không bị đào thải khi công việc thay đổi liên tục. Người giảng viên không dạy cho người học cái mình đang có, mà phải hướng tới dạy người học năng lực sáng tạo ra cái mới. Phải trang bị cho người học nghề nghiệp sáng tạo mà không bị robot nào có thể thay thế. Hình 1. Mô hình các bước phát triển giáo dục 1.0 đến giáo dục 4.0 2
Thứ ba, dạy học môn Kỹ thuật số ở bậc đại học trong LHĐN và định hƣớng phát triển năng lực giải quyết vấn đề sáng tạo là phù hợp và có tính khả thi. Qua nhiều năm phân tích, thiết kế chương trình giảng dạy môn kỹ thuật số, tác giả đúc kết một số đặc điểm cơ bản của môn này như sau: + Kỹ thuật số có nhiều ứng dụng thực tế, bài tập có nhiều lời giải độc đáo, GV có thể khuyến khích SV áp dụng TDST, các kỹ năng giải quyết vấn đề liên quan. + Thiết bị thực hành kỹ thuật số gọn nhẹ, đảm bảo tính mỹ thuật và dễ sử dụng. Các bài thực hành nhằm kiểm chứng lý thuyết đã học, giúp cho SV làm quen với các kỹ năng nghề điện tử, GV có thể thiết kế các bài dạy kết hợp lý thuyết và thực hành; lý thuyết kết hợp với mô phỏng để SV tự kiểm chứng tạo hứng thú cho người học. + Nội dung môn kỹ thuật số phù hợp với phương pháp dạy học như đàm thoại, trực quan, thảo luận để phát huy tính tích cực và sự sáng tạo của người học. + Môn kỹ thuật số có nhiều nội dung có thể áp dụng dạy học theo dự án. SV tự nghiên cứu thực hiện một nhiệm vụ do GV đặt ra để tạo ra sản phẩm. SV được đặt vào vị trí chủ động nhất: tìm tòi, phát hiện và độc lập giải quyết bài toán nêu ra. + Môn kỹ thuật số được dạy ở nhiều trường đại học kỹ thuật, đề cương và nội dung môn học khá đồng nhất. Có nhiều video clip bài giảng kỹ thuật số của các GV có kinh nghiệm được đưa lên mạng để SV khắp mọi nơi có thể nghiên cứu tự học ở nhà. Khi đến lớp, SV gần như đã biết nội dung bài giảng, do đó rất thuận lợi cho dạy học trong “lớp học đảo ngược”. Qua khảo sát thực trạng chương trình và Giáo trình môn KTS hiện hành và thực trạng dạy học môn kỹ thuật số bậc đại học cho thấy, SV thường chỉ chú ý tới việc tiếp thu rồi tái hiện lại những điều GV dạy, SV làm các bài tập dựa trên bài tập mẫu đã có. Hiện nay, trên thế giới và ở Việt Nam đã có khá nhiều công trình nghiên cứu về sáng tạo, tư duy sáng tạo, phát triển năng lực sáng tạo cho người học, nhưng các đề tài nghiên cứu này chủ yếu tập trung cho khối phổ thông. Kỹ thuật số là môn học có tiềm năng góp phần hình thành và phát triển NLST cho SV. Tuy nhiên các GV chưa định hướng, chưa có ý thức để phát triển NLST cho SV trong dạy học nói chung và dạy học môn kỹ thuật số nói riêng. Từ những lí do trên tác giả đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Dạy học đảo ngược định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho sinh viên ngành kỹ thuật điện tử” 3
2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng quy trình và các biện pháp triển khai ứng dụng dạy học môn “kỹ thuật số” trong lớp học đảo ngược theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học môn kỹ thuật số trong quá trình đào tạo sinh viên ngành kỹ thuật điện tử trình độ đại học. 3. Khách thể, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học các môn Kỹ thuật Công nghệ ở các trường đại học khối kỹ thuật/Khoa kỹ thuật công nghệ. 3.2. Đối tượng nghiên cứu Quá trình dạy và học môn “Kỹ thuật số” trong lớp học đảo ngược theo hướng phát triển năng lực sáng tạo ở các Khoa/Trường đại học khối kỹ thuật công nghệ. 3.3. Phạm vi nghiên cứu + Quá trình dạy học môn “Kỹ thuật số” trong chương trình đào tạo kỹ sư điện tử ở các Khoa/Trường đại học khối kỹ thuật công nghệ. + Về phạm vi nội dung dạy thực nghiệm: dạy thực nghiệm ở các nội dung trọng tâm của môn học “Kỹ thuật số” ở Trường Đại học Đồng Tháp và một số trường Đại học kỹ thuật tại Thành phố Hồ Chí Minh. + Thời gian nghiên cứu: Từ năm 2016 đến năm 2020. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng và đề xuất được quy trình, các biện pháp triển khai mô hình dạy học trong LHĐN cho môn Kỹ thuật số theo hướng phát triển năng lực sáng tạo phù hợp với thực tiễn thì sẽ giúp sinh viên phát triển tư duy sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề một cách sáng tạo, góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học cho sinh viên ngành kỹ thuật điện tử ở các Trường đại học kỹ thuật, công nghệ. 5. Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu 5.1. Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu lý luận Tổng quan về các nghiên cứu ở trong và ngoài nước về các vấn đề: Quan điểm và các hình thức tổ chức dạy học trong lớp học đảo ngược; sáng tạo và năng lực sáng tạo; dạy học phát triển năng lực và tư duy sáng tạo ở bậc đại học. Nghiên cứu xây dựng cơ sở lý luận và mô hình dạy học trong lớp học đảo ngược theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo ở người học. Xây dựng khung lý thuyết của đề tài Luận án. 4
5.2. Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu thực tiễn Nghiên cứu phân tích nội dung chương trình của các môn học trong ngành điện – điện tử, trong đó chú trọng đến môn học: Kỹ thuật số. Khảo sát đánh giá thực trạng dạy học môn kỹ thuật số ở một số Khoa/Trường đại học khối kỹ thuật công nghệ. Đánh giá sự tương tác giữa giảng viên và sinh viên, tiếp cận năng lực của sinh viên trong quá trình dạy học truyền thống và dạy học đảo ngược. 5.3. Đề xuất các giải pháp hoặc phát triển các ý tưởng khoa học, mô hình mới. Thiết kế và thử nghiệm mô hình dạy học môn Kỹ thuật số trong “lớp học đảo ngược” theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo ở người học; Quy trình và biện pháp thực hiện triển khai mô hình. Đánh giá kết quả thử nghiệm. Xây dựng khóa học trực tuyến cho một số môn học trong khoa điện thuộc các trường đại học kỹ thuật như: Kỹ thuật số ngành điện theo mô hình lớp học đảo ngược Đề xuất các biện pháp nâng cao hiệu quả tương tác giữa giảng viên và sinh viên, tiếp cận năng lực của sinh viên trong dạy học môn kỹ thuật số thông qua mô hình dạy học đảo ngược. Đề xuất các chuẩn đánh giá năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề sáng tạo và năng lực sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông của sinh viên qua dạy học môn học kỹ thuật số. 5.4. Thực nghiệm và đánh giá Tổ chức thực nghiệm Sư phạm nhằm kiểm tra và khẳng định tính đúng đắn và khả thi của giả thuyết khoa học và quy trình dạy học cũng như các biện pháp được đề xuất. 6. Phƣơng pháp luận và các phƣơng pháp nghiên cứu 6.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lí thuyết Phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, hệ thống hóa các công trình nghiên cứu, tài liệu khoa học liên quan đến lý luận dạy học trong LHĐN theo hướng phát triển năng lực sáng tạo để làm cơ sở lí luận cho đề tài nghiên cứu. 6.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Phương pháp điều tra bằng phiếu hỏi: Sử dụng phiếu hỏi để khảo sát thực trạng dạy học môn Kỹ thuật số trong LHĐN theo hướng phát triển năng lực sáng tạo với mẫu phiếu dành cho giáo viên dạy môn Kỹ thuật số và sinh viên ở trường Đại học Đồng Tháp và Trường Đại học Giao thông vận tải Phân hiệu TP HCM và một số trường Đại học khác. 5
- Phương pháp quan sát: Quan sát hoạt động dạy và học trong LHĐN môn kỹ thuật số để đưa ra nhận xét định tính về hiệu quả tác động sư phạm đối với sinh viên. - Phương pháp thử nghiệm, thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thử nghiệm, thực nghiệm biện pháp triển khai dạy học môn Kỹ thuật số trong lớp học đảo ngược theo hướng phát triển năng lực sáng tạo mà đề tài đã đề xuất để kiểm nghiệm tính khả thi, tính đúng đắn của đề tài. - Phương pháp chuyên gia: Tiến hành xin ý kiến chuyên gia về nội dung đề xuất dạy học môn kỹ thuật số trong LHĐN theo hướng phát triển năng lực sáng tạo có tính khả thi. 6.3. Nhóm phương pháp thống kê toán học Sử dụng phương pháp thống kê Toán học trong khoa học Giáo dục để xử lý các kết quả điều tra và thực nghiệm Sư phạm làm cơ sở cho các nhận xét, đánh giá kết quả của luận án để từ đó rút ra những kết luận phù hợp 7. Những đóng góp của luận án 7.1. Về Lý luận - Xây dựng hệ quan điểm về sáng tạo, tư duy sáng tạo, năng lực sáng tạo: Các khái niệm cơ bản, các đặc trưng và cấu trúc tư duy sáng tạo; cấp độ của năng lực giải quyết vấn đề sáng tạo, đánh giá năng lực giải quyết vấn đề sáng tạo; lớp học đảo ngược. - Xây dựng cơ sở lý luận dạy học phát triển năng lực sáng tạo cho người học. - Phát triển cơ sở lý luận về dạy học trong LHĐN theo hướng phát triển năng lực sáng tạo của sinh viên trong khối ngành đào tạo kỹ thuật công nghệ . - Khảo sát, đánh giá thực trạng dạy học môn Kỹ thuật số trong LHĐN theo hướng phát triển năng lực sáng tạo. 7.2. Về thực tiễn ứng dụng Đề xuất quy trình và 6 biện pháp tổ chức dạy học môn Kỹ thuật số trong LHĐN theo hướng phát triển năng lực sáng tạo. Kiểm nghiệm tính khả thi của biện pháp đã đề xuất. 8. Bố cục của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận án được cấu trúc gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn dạy học trong lớp học đảo ngược định hướng phát triển năng lực sáng tạo. Chương 2: Xây dựng mô hình và đề xuất các biện pháp dạy học môn Kỹ thuật số trong lớp học đảo ngược theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo. 6
Chương 3: Khảo nghiệm và đánh giá. Kết luận và khuyến nghị Tài liệu tham khảo Danh mục các công trình đã công bố Phụ lục 7