Luận án Tiến sĩ Lý luận và Phương pháp dạy học Kỹ thuật: Dạy học phần Cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp trong đào tạo ngành cơ khí trình độ cao đẳng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:168

Thêm vào BST

Báo xấu

42
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu lý luận và thực tiễn về dạy học quy nạp để vận dụng trong dạy học theo hướng quy nạp dựa trên công nghệ dạy học hiện đại các học phần cơ sở kỹ thuật ngành Cơ khí nhằm đổi mới phương pháp dạy học, góp phần nâng cao chất lượng, hiệu quả dạy học ở các trường cao đẳng kỹ thuật.

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 phần Cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp trong đào tạo ngành cơ khí trình độ cao đẳng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---------------- TRẦN VĂN VIỆT DẠY HỌC PHẦN CƠ SỞ KỸ THUẬT THEO HƯỚNG QUY NẠP TRONG ĐÀO TẠO NGÀNH CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC KỸ THUẬT Hà Nội - 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---------------- TRẦN VĂN VIỆT DẠY HỌC PHẦN CƠ SỞ KỸ THUẬT THEO HƯỚNG QUY NẠP TRONG ĐÀO TẠO NGÀNH CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học Mã số: 9140110 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS Thái Thế Hùng 2. GS.TS Nguyễn Xuân Lạc 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 có ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2020 GV hướng dẫn Tác giả luận án PGS.TS Thái Thế Hùng GS.TS Nguyễn Xuân Lạc Trần Văn Việt i
LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành: Quý thầy hướng dẫn: 1. PGS.TS Thái Thế Hùng, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2. GS.TS Nguyễn Xuân Lạc, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án này. Ban Giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, quý Thầy (Cô) Viện Sư phạm kỹ thuật, Phòng Đào tạo Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ tạo điều kiện cho tác giả trong việc học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Các cơ sở đào tạo nơi tác giả khảo sát và thực nghiệm sư phạm thành công. Toàn thể bạn bè và đồng nghiệp đã quan tâm, động viên tác giả để hoàn thành luận án. Tác giả luận án Trần Văn Việt ii
MỤC LỤC MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………. 1 1. Lý do lựa chọn đề tài................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu................................................................................... 2 3. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.............................................. 2 3.1. Khách thể nghiên cứu............................................................................... 2 3.2. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................. 2 3.3. Phạm vi nghiên cứu................................................................................. 2 4. Giả thuyết khoa học..................................................................................... 3 5. Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu.............................................................. 3 5.1. Nội dung nghiên cứu................................................................................ 3 5.2. Nhiệm vụ nghiên cứu............................................................................... 3 6. Phương pháp nghiên cứu............................................................................. 3 6.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận................................................... 3 6.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn................................................ 3 6.3. Nhóm các phương pháp hỗ trợ................................................................. 4 7. Đóng góp của luận án.................................................................................. 4 8. Cấu trúc của luận án.................................................................................... 4 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA DẠY HỌC KỸ THUẬT HƯỚNG QUY NẠP VÀ THỰC TRẠNG DẠY HỌC PHẦN CƠ SỞ KỸ THUẬT THEO HƯỚNG QUY NẠP TRONG ĐÀO TẠO NGÀNH CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG................ 5 1.1. Tổng quan nghiên cứu vấn đề................................................................... 5 1.1.1. Các nghiên cứu trên thế giới về dạy học và dạy học theo hướng quy nạp... 5 1.1.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam về dạy học và dạy học theo hướng quy nạp...11 1.1.3. Những nhận xét rút ra từ tổng quan nghiên cứu vấn đề và nhận định cho nghiên cứu của luận án .................................................................................. 13 1.2. Cơ sở lý luận của dạy học phần Cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp .... 13 1.2.1. Một số khái niệm................................................................................... 13 1.2.2. Lý luận về dạy học kỹ thuật hiện đại..................................................... 13 1.2.3. Lý luận về dạy học kỹ thuật theo hướng quy nạp.................................. 16 1.3. Quy trình dạy học phần Cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp................... 19 1.3.1. Đặc điểm của các học phần cơ sở kỹ thuật............................................ 19 iii
1.3.2. Dạy học phần Cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp trong đào tạo ngành cơ khí trình độ cao đẳng ...................................................................................... 24 1.3.3. Phương pháp và quy trình dạy học theo hướng quy nạp ...................... 25 1.3.4. Phương tiện dạy học theo hướng quy nạp ............................................ 26 1.4. Thực trạng dạy học phần Cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp trong đào tạo ngành cơ khí trình độ cao đẳng ....................................................................... 27 1.4.1. Mục đích khảo sát.................................................................................. 27 1.4.2. Thiết kế phương pháp khảo sát.............................................................. 28 1.4.2.1. Đối tượng và địa bàn khảo sát……………………………………… 28 1.4.2.2. Nội dung, công cụ và quy mô khảo sát…………………………...… 28 1.4.2.3. Kết quả............................................................................................... 29 1.4.2.4. Nhận định............................................................................................ 31 Kết luận chương 1............................................................................................ 32 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC BÀI GIẢNG DẠY HỌC PHẦN CƠ SỞ KỸ THUẬT THEO HƯỚNG QUY NẠP TRONG ĐÀO TẠO NGÀNH CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG...................................................................................................................... 34 2.1. Phân tích trường hợp chương trình đào tạo ngành/nghề cơ khí trình độ Cao đẳng ................................................................................................................ 34 2.2. Định hướng lựa chọn nội dung soạn các bài giảng trong học phần Cơ sở kỹ thuật dạy học theo hướng quy nạp trong đào tạo ........................................... 39 2.3. Quy trình soạn các bài giảng trong các học phần cơ sở kỹ thuật ngành cơ khí theo hướng quy nạp ........................................................................................ 41 Kết luận chương 2........................................................................................... 109 CHƯƠNG 3: KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ.................................................... 111 3.1. Mục đích, nội dung, đối tượng kiểm nghiệm và đánh giá........................ 111 3.1.1. Mục đích kiểm nghiệm và đánh giá....................................................... 111 3.1.2. Nội dung kiểm nghiệm và đánh giá...................................................... 111 3.1.3. Đối tượng kiểm nghiệm......................................................................... 111 3.2. Phương pháp kiểm nghiệm và đánh giá.................................................... 112 3.2.1. Phương pháp chuyên gia........................................................................ 112 3.2.1.1. Nội dung............................................................................................. 112 3.2.1.2. Cách thực hiện.................................................................................... 112 iv
3.2.1.3. Kết quả................................................................................................ 112 3.2.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm...................................................... 113 3.2.2.1. Nội dung thực nghiệm ....................................................................... 113 3.2.2.2. Thành phần và đối tượng.................................................................... 113 3.2.2.3. Cách thực hiện.................................................................................... 114 3.2.2.4. Kết quả............................................................................................... 114 Kết luận chương 3............................................................................................ 119 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 120 1. Quá trình nghiên cứu đạt được.................................................................... 120 2. Hướng nghiên cứu tiếp của đề tài................................................................ 120 3. Một số kiến nghị.......................................................................................... 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 121 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN................... 125 PHỤ LỤC................................................................................................................ 126 v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Viết tắt Viết đầy đủ 1 B1,.. Bước 1,… 2 CNTT&TT Công nghệ thông tin và truyền thông 3 CNDH Công nghệ dạy học 4 CBQL Cán bộ quản lý 5 GV Giáo viên 6 ĐC Đối chứng 7 HHHH Hình học họa hình 8 HDDH Hướng dẫn dạy học 9 HĐDH Hoạt động dạy học 10 HW Phần cứng 11 MHH&MP Mô hình hóa và mô phỏng 12 MT Môi trường 13 ND Nội dung 14 NH Người học 15 PP Phương pháp 16 PPDH Phương pháp dạy học 17 QTDH Quy trình dạy học 18 QĐSPTT Quan điểm sư phạm tương tác 19 SGK Sách giáo khoa 20 SW Phần mềm 21 SV Sinh viên 22 SPKT Sư phạm kỹ thuật 23 SPTT Sư phạm tương tác 24 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 25 TN Thực nghiệm 26 VR Thực tế ảo 27 VKT Vẽ kỹ thuật 28 WIMP Windows, Icons, Menus, Pointers 29 2D, 3D Không gian vi
DANH MỤC CÁC HÌNH Tên hình Trang Hình 1.1 Định hướng các lĩnh vực học thuật theo phương thức học 9 tập Hình 1.2 Hồ sơ vai trò của nhà giáo dục 10 Hình 1.3 Các thành tố cơ bản của quá trình dạy học 15 Hình 1.4 Công nghệ dạy học của Seels and Richey (1994) 15 Hình 2.1 Hình cắt đứng 44 Hình 2.2 Vật thể bị cắt nhiều mặt phẳng cắt 44 Hình 2.3 Hình biểu diễn véc tơ 45 Hình 2.4 Mặt phẳng ngẫu lực 46 Hình 2.5 Ngẫu lực được biểu diễn bằng vectơ mômen ngẫu lực 46 Hình 2.6 Hai lực cân bằng 47 Hình 2.7 Mô tả định luật thêm bớt hai lược cân bằng 47 Hình 2.8 Quy tắc tìm đặc trưng của các phản lực liên kết 48 Hình 2.9 Phản lực tựa 48 Hình 2.10 Khớp bản lề di dộng 49 Hình 2.11 Khớp bản lề cố định 49 Hình 2.12 Liên kết cối 49 Hình 2.13 Liên kết ngàm 50 Hình 2.14 Giao diện eDrawings 58 Hình 2.15 Mô hình hóa 58 Hình 2.16 Vật thể được di chuyển 59 Hình 2.17 Vật thể bị cắt theo phương chiếu đứng XZ 59 Hình 2.18 Vật thể bị cắt theo phương chiếu bằng 60 Hình 2.19 Vật thể bị cắt theo phương chiếu cạnh 60 Hình 2.20 Mô hình hóa bị cắt vị trí bất kỳ 61 Hình 2.21 Vật thể bị ẩn/hiện 61 Hình 2.22 Puly định hướng 62 Hình 2.23 Puly định hướng (tách rời chi tiết) 62 Hình 2.24 Vật thể bị cắt nhiều mặt phẳng cắt 63 Hình 2.25 Vật thể bị xoay 63 Hình 2.26 Vật thể khung lưới 64 vii
Hình 2.27 Vật thể thu nhỏ, phóng to 64 Hình 2.28 Thuộc tính của mô hình. 65 Hình 2.29 Giao diện chính của GeoGebra 66 Hình 2.30 Tam giác ABC và đường tròn ngoại tiếp. 67 Hình 2.31 Giao diện Cabri 3Dv2 68 Hình 2.32 Hình chiếu xuyên tâm 68 Hình 2.33 Hình chiếu song song 69 Hình 2.34 Hình chiếu vuông góc 69 Hình 2.35 Hình chiếu trục đo 70 viii
DANH MỤC CÁC BẢNG Tên Bảng Trang Bảng 1.1 Cách học của học sinh 31 Bảng 2.1 Thành phần hoá học của một số nhãn hiệu thép hợp kim dụng cụ 51 Bảng 3.1 Thành phần và đối tượng thực nghiệm 113 Bảng 3.2 Kết quả kiểm tra của những lớp đối chứng và thực nghiệm 115 Bảng 3.3 Bảng phân phối Fi. 116 Bảng 3.4 Bảng tầng suất fi 116 Bảng 3.5 Bảng số liệu để tính phương sai, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên 117 của những lớp đối chứng Bảng 3.6 Bảng số liệu để tính phương sai, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên 117 của những lớp thực nghiệm Bảng 3. 7 Bảng số liệu để tính phương sai, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên 118 của những lớp thực nghiệm DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Tên Sơ đồ Trang Sơ đồ 1.1 Các bước học theo vòng quy nạp 25 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Tên Biểu đồ Trang Biểu đồ 1.1 Đồ thị phân bố phương pháp giảng dạy 29 Biểu đồ 1.2 Đồ thị phân bố phương tiện trong giảng dạy 30 Biểu đồ 1.3 Đồ thị phân bố ứng dụng phần mềm 30 ix
MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài Đề tài “Dạy học phần Cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp trong đào tạo ngành cơ khí trình độ cao đẳng” được tác giả chọn nhằm đổi mới phương pháp dạy học để góp phần nâng cao chất lượng, hiệu quả dạy học trong các trường Cao đẳng kỹ thuật với các lý do như sau: Một là, thực hiện theo Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 Hội nghị lần thứ 8 BCH Trung ương khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường, định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế [1]. Trong các nội dung đổi mới như: Chương trình đào tạo, phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học, thay đổi hình thức và phương pháp kiểm tra, thi và đánh giá kết quả giáo dục và đào tạo bảo đảm trung thực, khách quan, chính xác, theo yêu cầu phát triển năng lực, phẩm chất người học, giáo dục nghề nghiệp..., nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác quản lý và hoạt động giáo dục, đào tạo và dạy nghề (đặc biệt là ứng dụng công nghệ 4.0 vào các hoạt động Giáo dục nghề nghiệp). Hai là, thực trạng dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật ngành Cơ khí hiện nay tại các trường còn nhiều hạn chế: Nội dung các học phần cơ sở kỹ thuật trừu tượng, lý thuyết phức tạp. Giáo viên dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật ngành Cơ khí chủ yếu theo phương pháp diễn dịch một chiều. Sự minh hoạ bằng hình ảnh, bản vẽ, hình vẽ trên bảng, bảng treo, tự tạo ra mô hình vật thật hay một vài giáo cụ trực quan. Cho sinh viên làm bài tập và các hình thức kiểm tra cũng chỉ có tính chất củng cố những kiến thức đã được tiếp thu một cách thụ động hoặc chỉ cung cấp kiến thức và quy ước sinh viên thụ động làm theo và lặp lại nên khó phát huy tính chủ động, sáng tạo, mất thời gian và không phát huy trí tưởng tượng không gian. Sinh viên không hiểu, dẫn đến chán trong quá trình học và kết quả học thấp, tỷ lệ sinh viên trượt nhiều, hiệu quả đào tạo không cao. Đặc biệt là nội dung cốt lõi của các học phần cơ sở kỹ thuật khó tưởng tượng trừu tượng, lý thuyết phức tạp. Sinh viên muốn hiểu đòi hỏi phải tưởng tượng nhiều mất nhiều thời gian trong khi đó xu hướng các trường lại cắt giảm thời gian đào tạo. Ba là, ngày nay sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật nhất là công nghệ thông tin và truyền thông đã làm thay đổi rất nhiều trong các lĩnh vực đời sống xã hội, giáo dục nghề nghiệp. Đặc biệt là giáo dục nghề nghiệp trong thời đại công nghệ 4.0 có mặt ở khắp mọi nơi, các chuyên ngành học thường sử dụng ngày càng nhiều các phần mềm mô phỏng, thiết bị thực hành hiện đại. Trước sức ép về công nghệ đó cần phải có đổi mới phương pháp giảng dạy các chuyên ngành kỹ thuật nói chung và dạy học theo hướng quy nạp các học phần cơ sở kỹ thuật ngành Cơ khí nói riêng ở các bậc đào tạo dựa vào công nghệ thông tin để đổi mới phương pháp dạy học là rất phù hợp. Từ những điều kiện phù hợp đó cho phép người dạy có thể thay đổi theo hướng chuyển đổi từ phương pháp truyền thống sang phương pháp tích cực, chuyển từ việc lấy giáo viên làm trung tâm sang lấy người học làm trung tâm. Vận dụng tối đa về 1
công nghệ học tập để đạt được kết quả học tập hiệu quả thông qua máy tính, các phần mềm mô phỏng. Đặc biệt là trong thời đại ngày nay GV khai thác phương tiện hiện đại để dạy (máy tính, các phần mềm mô phỏng, tương tác ảo,..,), SV có thể tương tác trên các phần mềm mô phỏng thông qua sử dụng máy tính, các phần mềm mô phỏng tương tác ảo, qua internet để học để phát huy tính tư duy sáng tạo và làm chủ quá trình học. Sử dụng công nghệ để tìm ra phương án tối ưu, đặt biệt là các nội dung cốt lõi của các học phần cơ sở kỹ thuật ngành Cơ khí (các nguyên lý, cấu tạo, sơ đồ ... ) được mô phỏng và tương tác trên máy tính không tốn kém trong việc tạo ra mô hình, thiết bị và giúp cho người học học mọi lúc, mọi nơi, mọi mức độ. Xuất phát từ các lý do như trên, tác giả chọn đề tài nghiên cứu: “Dạy học phần Cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp trong đào tạo ngành cơ khí trình độ cao đẳng” trong bối cảnh đổi mới giáo dục nghề nghiệp hiện nay là rất cần thiết, phù hợp với xu hướng giáo dục. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu lý luận và thực tiễn về dạy học quy nạp để vận dụng trong dạy học theo hướng quy nạp dựa trên công nghệ dạy học hiện đại các học phần cơ sở kỹ thuật ngành Cơ khí nhằm đổi mới phương pháp dạy học, góp phần nâng cao chất lượng, hiệu quả dạy học ở các trường cao đẳng kỹ thuật. 3. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học ở các trường Cao đẳng kỹ thuật. 3.2. Đối tượng nghiên cứu: Quá trình Dạy học phần Cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp trong đào tạo ngành cơ khí trình độ cao đẳng 3.3. Phạm vi nghiên cứu: - Chương trình và giáo trình các học phần cơ sở kỹ thuật ngành cơ khí tại các trường cao đẳng kỹ thuật. - Quy trình dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật ngành cơ khí theo hướng quy nạp tại các trường cao đẳng kỹ thuật. - Về phạm vi nội dung thực nghiệm: Thiết kế và thử nghiệm giảng dạy bài giảng của các học phần cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp; hỏi ý kiến chuyên gia, các thầy (cô) giảng dạy các học phần cơ sở kỹ thuật ngành cơ khí. - Về địa bàn nghiên cứu: Một số trường cao đẳng kỹ thuật ở Hà Nội, Thái Nguyên, Bắc Giang, Nam Định, Nghệ An, Bà Rịa Vũng Tàu và thành phố Hồ Chí Minh. - Về phạm vi đối tượng thực nghiệm: Giáo viên, sinh viên trong dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật ngành cơ khí trình độ cao đẳng tại các trường: Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội; Cao đẳng nghề số 1 - BQP; Cao đẳng nghề số 20 - BQP; Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ Việt Nam - Hàn Quốc (Bắc Giang); Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ Việt Nam - Hàn Quốc (Nghệ An); Cao đẳng kỹ thuật công nghệ Bà Rịa Vũng Tàu; Cao đẳng nghề Cần Thơ; Cao đẳng nghề GTVT TWIII. - Về thời gian nghiên cứu: Từ năm 2015 đến nay 2
4. Giả thuyết khoa học Hiện nay tại các trường cao đẳng kỹ thuật việc dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật còn mang tính thụ động. Nếu vận dụng được khung lý luận dạy học kỹ thuật hướng quy nạp, quá trình Dạy học phần Cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp trong đào tạo ngành cơ khí trình độ cao đẳng và áp dụng vào dạy học thì sẽ tạo nên động cơ hứng thú học tập, tạo ra tính tích cực, sáng tạo góp phần đổi mới, nâng cao hiệu quả trong dạy học đáp ứng như cầu đổi mới căn bản và toàn diện trong giáo dục nghề nghiệp. 5. Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học kỹ thuật, dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật trong ngành cơ khí theo hướng quy nạp - Nghiên cứu và phân tích mục tiêu, nội dung chương trình đào tào của các học phần cơ sở kỹ thuật ngành cơ khí trình độ cao đẳng 5.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng cơ sở lý luận về dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật trong ngành cơ khí theo hướng quy nạp - Khảo sát và đánh giá thực trạng về dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật trong ngành cơ khí - Đề xuất quy trình dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật trong ngành cơ khí theo hướng quy nạp - Thiết kế các bài giảng trong các học phần cơ sở kỹ thuật trong ngành cơ khí theo hướng quy nạp - Tổ chức kiểm nghiệm và đánh giá kết quả nghiên cứu 6. Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau: 6.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: Phân tích tài liệu, tổng hợp những tài liệu, hệ thống hóa, khái quát hóa các nguồn tư liệu để xây dựng cơ sở lý thuyết cho đề tài. 6.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: - Phương pháp điều tra bằng phiếu hỏi: Sử dụng các phiểu hỏi giáo viên, sinh viên để khảo sát thực trạng dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật tại các trường cao đẳng. - Phương pháp quan sát sư phạm: Việc quan sát, dự giờ trong lớp học để quan sát các hoạt động giảng dạy, học tập của giáo viên và sinh viên trong các lớp đang giảng dạy tại các trường Cao đẳng kỹ thuật. - Phương pháp phỏng vấn: Mục đích là thu thập thêm thông tin từ phía giáo viên, sinh viên và các nhà quản lý của các cơ sở giáo dục nghề nghiệp nhằm thu thập thông tin về dạy học tại các trường cao đẳng. - Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Đây là phương pháp xin ý kiến của các chuyên gia, nhà khoa học, cán bộ quản lý, giáo viên có thâm niên giảng dạy về tính khả thi về dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật ngành Cơ khí theo hướng quy nạp. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Sử dụng phương pháp này để kiểm chứng tính phù hợp và khả thi của việc dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật ngành Cơ khí theo hướng quy nạp. 3
6.3. Nhóm các phương pháp hỗ trợ: - Phương pháp ứng dụng các công cụ: Các phần mềm ứng dụng thiết kế, mô phỏng để xây dựng bài giảng. - Phương pháp thống kê toán học (sử dụng máy tính và các phần mềm hỗ trợ để xử lý các số liệu, dữ liệu và xử lý đồ họa,...) 7. Đóng góp của luận án Luận án này là công trình nghiên cứu về cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học các học phần cơ sở kỹ thuật ngành Cơ khí theo hướng quy nạp. Luận án có những đóng góp như sau: + Nêu rõ những đặc điểm có tính phương pháp luận của các học phần cơ sở kỹ thuật ngành cơ khí, trong đó mô hình hoá và mô phỏng vừa là cơ sở phương pháp luận chủ yếu của các học phần vừa là phương tiện dạy học của các học phần. + Xây dựng khung cơ sở lý luận của dạy học phần cơ sở kỹ thuật ngành cơ khí theo hướng quy nạp: Xem học tập trải nghiệm theo mô hình David Allen Kolb là một dạng dạy học quy nạp không hoàn chỉnh từ đó bổ sung những nội dung mang tính quy nạp hoàn chỉnh trong dạy học Cơ sở kỹ thuật và xây dựng khung mô hình dạy học phần cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp. + Đề xuất quy trình dạy học phần cơ sở kỹ thuật ngành cơ khí theo hướng quy nạp. + Xây dựng được một số bài giảng mẫu trong các học phần cơ sở kỹ thuật ngành cơ khí để dạy học theo hướng quy nạp có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo trong nghiên cứu, giảng dạy trong dạy các môn học trong ngành cơ khí. Kết quả kiểm nghiệm bằng thực nghiệm sư phạm và phương pháp chuyên gia khẳng định tính hiệu quả và khả thi của các biện pháp dạy học đã đề xuất. 8. Cấu trúc của luận án Cấu trúc luận án bao gồm: phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và cấu trúc chính gồm 3 chương Chương 1: Cơ sở lý luận của dạy học kỹ thuật hướng quy nạp và thực trạng dạy học phần cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp trong đào tạo ngành cơ khí trình độ cao đẳng. Chương 2: Thiết kế các bài giảng dạy học phần cơ sở kỹ thuật theo hướng quy nạp trong đào tạo ngành cơ khí trình độ cao đẳng. Chương 3: Kiểm nghiệm và đánh giá Kết luận và khuyến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục 4
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA DẠY HỌC KỸ THUẬT HƯỚNG QUY NẠP VÀ THỰC TRẠNG DẠY HỌC PHẦN CƠ SỞ KỸ THUẬT THEO HƯỚNG QUY NẠP TRONG ĐÀO TẠO NGÀNH CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG 1.1. Tổng quan nghiên cứu vấn đề 1.1.1 Các nghiên cứu trên thế giới về dạy học và dạy học theo hướng quy nạp: Trong suốt chiều dài lịch sử phát triển giáo dục, trải qua nhiều thời kỳ có rất nhiều phát biểu, nghiên cứu của các nhà triết học, nhà khoa học, nhà giáo dục đã phản ánh tầm quan trọng của dạy học và dạy học theo hướng quy nạp. a. Các nghiên cứu về dạy học. J.A.Comenxki (1592-1670) là nhà giáo Tiệp Khắc yêu nước, nhà sư phạm lỗi lạc của thế giới, được người đời thừa nhận là ông tổ của nền giáo dục cận đại. Cuốn Lý luận dạy học vĩ đại (1632) của ông đã đi vào lịch sử như một mốc đánh dấu sự ra đời của lý luận giáo dục nhà trường hiện đại. Trong tác phẩm đó, ông đã khẳng định vai trò quan trọng của người dạy, môi trường mà đặc biệt là người học, chỉ đề cập đến tương tác 3 đối tượng chưa khai thác thiết bị hiện đại. Jean - Jacques Rousseau (1712-1778) là một triết gia nổi tiếng của dòng Triết học, một nhà văn nổi tiếng, một nhà giáo dục lớn của Pháp và thế giới thế kỉ XVIII. Quan điểm giáo dục của ông được thể hiện tập trung trong cuốn Emile (1762). Ông xây dựng phương pháp gọi là “phương pháp tiêu cực”. Bản chất của nó là tìm cách ngăn cản tật xấu đột nhập vào trái tim con người, nhằm hoàn thiện con người trước khi bước vào đời, chuẩn bị cho họ đấu tranh chiến thắng các thói hư tật xấu [dẫn theo 2 tr35]. Lý thuyết dạy học biện chứng của nhà Tâm lý học L.X.Vygotsky (1896-1915) có tác động không nhỏ tới các trường phái giáo dục hiện đại. Ông cho rằng sự phát triển nhận thức diễn ra tốt nhất nơi người học vượt qua “Vùng cận phát triển” thông qua việc hợp tác với bạn và với thầy. Cơ chế của việc học là cơ chế kết hợp giữa học cá nhân và học hợp tác, dạy học chính là sự hợp tác hai chiều, thầy hướng dẫn, đạo diễn và trò tự giác, tích cực, độc lập, sáng tạo. Quan điểm dạy học tương tác phát triển của L.X.Vygotsky đã mở ra một trào lưu dạy học mới - dạy học tích cực hay nói khác là phương pháp dạy học tích cực [dẫn theo 3 tr8]. Các nhà giáo dục Xô Viết như N.V.Savin, T.A.I lina, P.P.Êxipốp, Iu.K.Babanski với hệ thống lý thuyết dạy học đã xác định tính chất nhiều yếu tố của hoạt động dạy học và mối quan hệ qua lại giữa các yếu tố, đặc biệt nổi lên mối quan hệ của người dạy và người học, tam giác sư phạm: người dạy - người học - nội dung [dẫn theo 4 tr7]. Như vậy, tư tưởng của các nhà giáo dục từ cuối thế kỉ XIX đến giữa thế kỉ XX đã sớm thấy được vai trò quan trọng của người học trong dạy học và mối quan hệ của thầy tương ứng là tập trung vào người học, phát huy tính tích cực, thúc đẩy người học tham gia vào quá trình học tập. Bên cạnh đó, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào mối quan hệ tương tác người dạy - người học và chưa bao quát được hết cấu trúc, chức năng của từng yếu tố, nhất là yếu tố môi trường chưa thực sự được quan tâm nghiên cứu nhiều. b. Các nghiên cứu về dạy học theo hướng quy nạp. - Quy nạp đã được đề cập trong các tác phẩm của nhà triết học Hi Lạp cổ đại Aristote (384-322 TCN): "Người học học được bằng cách trải nghiệm, bắt trước, làm và bằng cách trải nghiệm, bắt trước, làm, họ sẽ hiểu rõ lý thuyết." Vấn đề này được các nhà triết học - tự nhiên học kinh nghiệm chủ nghĩa thế kỷ 17 – 18 đặc biệt quan tâm. Bêcơn F. (F. Bacon), Galilê G. (G. Galilei), Niutơn I. (I. Newton), Mim J.X. 5
(J.S. Mill), ... là những người có công hiến lớn trong nghiên cứu các vấn đề của phương pháp quy nạp - Socrates (469-399 TCN): “Người ta phải học bằng cách làm và họ sẽ tự tin nếu được tự tay làm” - Khổng Tử (551- 479 TCN): “Tôi nghe, tôi quên. Tôi thấy, tôi nhớ. Tôi làm, tôi hiểu”. - John Locke (1632-1704) là nhà triết học và giáo dục Anh thế kỉ XVII. John Locke là người kế thừa “Thuyết duy cảm” trong trường phái triết học của Becon và áp dụng vào giáo dục. Ông đánh giá rất cao ảnh hưởng của môi trường đối với nhân cách của trẻ và coi trọng sự trải nghiệm thực tiễn của trẻ. Ông cho rằng không được nhồi nhét vào trí nhớ của trẻ những điều mà chúng không thích, phải khơi dậy lòng ham mê hiểu biết cái mới, phát triển khả năng độc lập suy nghĩ, chủ động trong học tập. Qua đây chúng ta thấy, không phải cho tới ngày nay, khi mà sinh lý học thần kinh có những tiến bộ vượt bậc và góp phần to lớn vào việc làm rõ cơ chế hoạt động của hệ thần kinh người ta mới quan tâm tới dạy học trải nghiệm, quan tâm tới môi trường dạy học, quan tâm tới động cơ, hứng thú học tập của người học... Mà những vấn đề này - những vấn đề cơ bản được đề cập trong dạy học quy nạp ngày nay đã được các nhà giáo dục lớn trên thế giới nói tới cách đây vài thế kỷ. Kinh nghiệm đưa đến sự thay đổi quan niệm của con người. Chúng ta học tập xuất phát từ kinh nghiệm, hay nói đúng hơn là chúng ta phải học tập từ kinh nghiệm [4]. Sự thay đổi giáo dục trong những năm cuối thế kỷ XIX đầu thế kỉ XX đã mở ra nhiều hướng đổi mới dạy học tập trung vào hoạt động của người học và khai thác môi trường dạy học. Đi tiên phong trong phong trào vận động cải cách giáo dục có một số nhà thực dụng chủ nghĩa có tên tuổi như: Peirce (1839-1915), James (1842-1910), Schilles (1864-1887). Trong số họ, J.Dewey (1859-1952) là một nhà giáo dục thực dụng nổi tiếng của Mĩ, triết lý giáo dục của ông được hoan nghênh và ứng dụng rộng rãi ở Mĩ và có ảnh hưởng lớn tới nhiều nước ở châu Âu và châu Á. Ông xem con người là cái được hình thành dưới sự tác động của nó với môi trường tự nhiên và xã hội, trong những điều kiện, tình huống xã hội cụ thể. Nếu thiếu một trong hai yếu tố, con người và xã hội thì khó có thể xem xét các vấn đề giáo dục một cách đúng đắn. Ông chủ trương xây dựng “nhà trường hoạt động” - “dạy học qua việc làm”, tư tưởng giáo dục tiến bộ của ông đã hình thành một phong trào giáo dục hiện đại trên khắp thế giới. Đặc biệt là ở các nước châu Âu và châu Mỹ trong tư tưởng giáo dục của Deway có một luận điểm quan trọng được xem là tiền đề cho chiến lược dạy học này, đó là sự ảnh hưởng của các “tương tác xã hội” trong dạy học. Đến những năm 70 của thế kỷ XX, nhóm tác giả thuộc Viện Đại học Đào tạo Giảng viên, Giáo viên (IUFM) ở Greonoble, là Guy Brousseau, Claude Comiti, M.Artigue, R.Douady, C.Margolinas… nghiên cứu về lý thuyết tình huống đã đặt cơ sở khoa học cho những tác động sư phạm thúc hoạt động học của người học lên mức cao nhất mà vẫn không làm lu mờ hay hạ thấp vai trò của người dạy với tư cách là người “khởi xướng” và cũng là người “kết thúc” một tình huống dạy học. Trong các công trình nghiên cứu, các tác giả đã phân tích một số vấn đề cơ bản của dạy học dựa vào tương tác như sau [dẫn theo 5]: + Một là, xác nhận cấu trúc hoạt động dạy và học gồm bốn nhân tố: Học - Dạy - Kiến thức - Môi trường. 6
+ Hai là, Phân tích các vai trò khác nhau của người dạy trong tình huống dạy học: đề xuất tình huống và tổ chức cho người học giải quyết tình huống để tìm thấy kiến thức và tạo điều kiện để người học chính xác hóa kiến thức (kết quả của sự tìm tòi) thành tri thức khoa học (các tác giả gọi là ủy thác một tình huống và thể chế hóa kiến thức); phân loại tình huống dạy học và mức độ can thiệp của thầy giáo trong từng loại tình huống dạy học. + Ba là, Giải thích sự tác động giữa các nhân tố người dạy và người học trong tình huống dạy và học. + Bốn là, Môi trường là một thành tố thuộc cấu trúc hoạt động dạy học; môi trường không chỉ ảnh hưởng đến người học, mà quan trọng ở chỗ sự thích nghi của người học trước những đòi hỏi của môi trường đã thay đổi người học, người dạy và hoạt động của họ và làm thay đổi cả chính môi trường nữa. Tuy nhiên, trong công trình nghiên cứu của nhóm tác giả này, tác giả nhận thấy ít đề cập đến sự tác động của thầy nhằm tạo ra nhiều tình huống dạy học để gia tăng tính tích cực, độc lập, sáng tạo của người học khi lĩnh hội tri thức khoa học. Bên cạnh đó, môi trường được các tác giả xem là yếu tố động, có thể thay đổi để đáp ứng cho nhu cầu người học, song ở đây các tác giả mới chỉ đề cập đến môi trường như những tình huống dạy học cụ thể, mà chưa bao quát hết hay được nhiều các khía cạnh, các mặt khác nhau của môi trường dạy học. Gần đây, hai nhà sư phạm người Canada là Jean – Marc Denommé và Madelein Roy trong các tác phẩm “Tiến tới một phương pháp sư phạm tương tác” [dẫn theo 6] và “ Sư phạm tương tác - Một tiếp cận khoa học thần kinh về học và dạy” [7] đã nói tới một trường phái sư phạm học tương tác cùng nền tảng lý luận khoa học. Trong công trình nghiên cứu của mình, các tác giả đã đạt được những kết quả như sau: xác định cấu trúc gồm ba yếu tố Người dạy - Người học - Môi trường. Xác định chức năng của từng yếu tố, quan hệ qua lại giữa các yếu tố và giữa các bộ phận trong một yếu tố. Đặc biệt, các tác giả đã phân tích kỹ cơ sở khoa học thần kinh về nhận thức và các điều kiện khác. Xác nhận các thành phần không thể thiếu của sư phạm tương tác, đó là hứng thú, hợp tác, thành công, các khâu của hoạt động dạy học. Bên cạnh đó yếu tố môi trường trong lý luận dạy học các điều kiện này chưa được chú trọng và đánh giá ảnh hưởng của chúng đến việc tổ chức hoạt động dạy và học của người dạy. Mặc dù vậy, trong công trình nghiên cứu của hai tác giả nêu trên, chủ yếu ở các phương diện như sau: Từ việc phân tích cơ chế hoạt động của bộ máy học của SV, các tác giả đã nêu bật được vai trò của động cơ, hứng thú trong quá trình nhận thức ở người học, nhưng vẫn chưa đưa ra được cách thức để tạo động cơ và duy trì hứng thú của người học trong quá trình lĩnh hội tri thức. Tóm lại dạy học qua các nhà nghiên cứu và phân tích trên chủ yếu là tương tác giữa các tác nhân GV – SV – MT, sự tác động qua lại chủ yếu nhấn mạnh về GV – SV, chưa phân tích nhiều về tác động của MT, đặc biệt là ứng dụng môi trường CNTT&TT có sử dụng máy tích để có sự tương tác giữa GV với MT và SV với MT, các nhà khoa học trên chưa phân tích nhiều. Ngày nay, do có sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin nên thuật ngữ ảo được dùng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Ảo được hiểu một cách chung nhất, “Ảo có nghĩa là không có thật nhưng lại giống như thật”. Theo các chuyên gia, trong những năm sắp tới, công nghệ thực tế ảo sẽ càng phát triển mạnh mẽ và có được áp dụng 7
nhiều hơn trong thực tế cuộc sống, đặc biệt nó có thể xây dựng thành các phương tiện dạy học để phục vụ quá trình giảng dạy kỹ thuật theo hướng quy nạp. Thực tế ảo là một hệ thống giao diện cấp cao giữa Người sử dụng và Máy tính. Hệ thống này mô phỏng các sự vật và hiện tượng theo thời gian thực và tương tác với người sử dụng qua tổng hợp các kênh cảm giác. Mọi lĩnh vực "có thật " trong cuộc sống đều có thể ứng dụng thực tế ảo để nghiên cứu và phát triển hoàn thiện hơn [8]. Trong thực tế, với một môi trường thực tế ảo đầy đủ, người dùng không chỉ nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D nổi, điều khiển (xoay, di chuyển...) được đối tượng trên màn hình (như trong game), mà còn tương tác và cảm thấy chúng như có thật. Ngoài khả năng nhìn (thị giác), nghe (thính giác), sờ (xúc giác), các nhà phát triển cũng đã nghiên cứu để tạo các cảm giác khác như ngửi (khứu giác), nếm (vị giác), tuy nhiên hiện nay những sản phẩm thực tế ảo mang đến loại cảm giác này vẫn chưa có nhiều. Đặc điểm của công nghệ thực tế ảo là tương tác (Interactive), đắm chìm (Immersion) và tưởng tượng (Imagination) Năm 1938, Antonin Artaud đã mô tả bản chất huyền ảo và giả tưởng của con người và các vật thể trong bằng cụm từ "la réalité virtuelle " trong cuốn sách Le Théâtre et son double. Cuốn sách này được dịch sang tiếng Anh vào năm 1958 với tên gọi The Theater and its Double, và đây được xem là tài liệu xuất bản đầu tiên trên thế giới sử dụng thuật ngữ thực tế ảo (virtual reality-VR). Một trong những sản phẩm thực tế ảo đầu tiên trên thế giới là thiết bị mô phỏng SENSORAMA được phát minh bởi Morton Heilig (Hoa Kỳ) năm 1962. Tuy nhiên cũng như nhiều ngành kỹ thuật khác, công nghệ này chỉ thực sự được ứng dụng rộng rãi trong khoảng 10 năm trở lại đây nhờ vào sự phát triển của các sản phẩm phần mềm và phần cứng. Tại Hoa Kỳ và châu Âu, thực tế ảo đã và đang trở thành một ngành công nghệ được quan tâm mạnh mẽ nhờ vào khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực (nghiên cứu và công nghiệp, giáo dục và đào tạo, du lịch, dịch vụ bất động sản, thương mại, giải trí và quốc phòng) của nó. Tuy nhiên thực tế ảo được nghiên cứu đã có rất lâu, nhưng để ứng dụng vào trong giáo dục và đào tạo chưa được nhiều. Đặc biệt là GV học ứng dụng công nghệ này vào dạy học có sự tương tác ảo lên các đối tượng mô phỏng thông qua máy tính không nhiều, chưa có quy trình tổng quá và cụ thể. Năm 1984, David Allen Kolb công bố nghiên cứu về “Lý thuyết học tập trải nghiệm” (Experiential Learning Theory) [9], trong đó nhấn mạnh mô hình mô tả bốn giai đoạn học tập gồm: 1/ Trải nghiệm cụ thể (experiencing), 2/ Quan sát phản ánh (reflecting), 3/ Khái niệm hóa trừu tượng (thinking), 4/ Thử nghiệm tích cực (doing). Mô hình này chỉ dẫn khung hành vi của người học trong các thảo luận thiết kế dạy học theo hướng quy nạp, đồng thời nhấn mạnh đến khái niệm phong cách (kiểu) học tập (learning style) thể hiện xu hướng học tập của cá nhân và sự phù hợp với từng lĩnh vực chuyên môn cụ thể. Theo đó, dạy học theo hướng quy nạp là kiểu học tập chú trọng đến quá trình áp dụng kiến thức từ giai đoạn “Khái niệm hóa trừu tượng” (thinking) sang “Thử nghiệm tích cực” (doing). Kiểu học này là phù hợp với người học về lĩnh vực kỹ thuật [10], đặc biệt là lĩnh vực kỹ thuật cơ khí (mechanical engineering) cũng nhấn mạnh đến phương thức học tập này (xem hình 1.1) 8
Hình 1.1- Định hướng các lĩnh vực học thuật theo phương thức học tập [Kolb, 1981, p.242] Những năm tiếp về sau, Kolb và các cộng sự vẫn tiếp tục nghiên cứu mở rộng lí thuyết học tập trải nghiệm để phát triển những khái niệm mới như: phong cách học tập (Learning style) và không gian học tập (Learning space), nhà giáo dục về trải nghiệm (Experiential educator). Năm 2005, Kolb phát triển khái niệm “không gian học tập” để tăng cường sự tương tác giữa người học và môi trường học tập. Kolb (2005) cho rằng, một không gian học tập tốt chính không gian cuộc sống (Life space), nó phải bao gồm tất cả các sự kiện phụ thuộc lẫn nhau có liên quan chặt chẽ đến vấn đề cần giải quyết của người học để học có thể hành động theo nhiều cách khác nhau. 9