Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục nghề nghiệp theo tinh thần Nghị quyết số 29-NQ/TW, mục tiêu chiến lược giai đoạn 2015-2020 của các cơ sở giáo dục nghề nghiệp là nâng thời lượng thực hành lên mức 60% đến 70% tổng thời lượng đào tạo. Tuy nhiên, tại Trường Cao đẳng Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh, học phần Điều khiển lập trình PLC thuộc ngành Kỹ thuật điện và Tự động hóa từng gặp bất cập lớn khi tách rời 60 tiết lý thuyết và 90 tiết thực hành thành hai giai đoạn độc lập ở hai học kỳ khác nhau. Thực trạng phân tách này khiến sinh viên nhanh chóng quên kiến thức lý thuyết trước khi bước vào xưởng thực hành, làm giảm đáng kể hiệu quả tiếp thu và rèn luyện kỹ năng nghề.

Luận văn "Dạy học học phần Điều khiển lập trình PLC tại trường Cao đẳng Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh theo định hướng tích hợp" được thực hiện năm 2017 nhằm giải quyết triệt để rào cản sư phạm này. Mục tiêu cụ thể của đề tài là hệ thống hóa cơ sở lý luận, khảo sát thực trạng giảng dạy, thiết kế hệ thống bài giảng tích hợp lý thuyết với thực hành và tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng tính khả thi. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp tối ưu hóa 100% thời gian lên lớp, triệt tiêu việc phải giảng lại lý thuyết trong giờ thực hành, nâng cao tỷ lệ sinh viên đạt kết quả học tập khá giỏi và chuẩn bị vững chắc năng lực hành nghề cho nguồn nhân lực kỹ thuật tự động hóa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên nền tảng khoa học sư phạm tích hợp của tác giả Xavier Roegiers, trong đó năng lực hành động là khái niệm cơ sở nhằm chuyển đổi quá trình dạy học từ truyền thụ tri thức hàn lâm sang phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tế. Luận văn cũng vận dụng mô hình phân loại môn học của D'Hainaut với 4 quan điểm gồm đơn môn, đa môn, liên môn và xuyên môn, kết hợp cùng các nguyên tắc tích hợp khoa học được UNESCO đề xuất từ năm 1972. Các khái niệm cốt lõi được định hình gồm: dạy học tích hợp giữa lý thuyết và thực hành, mô đun năng lực nghề, tiểu kỹ năng thao tác và hệ thống đánh giá theo năng lực thực hiện. Về cơ sở pháp lý, nghiên cứu bám sát Quyết định số 62/2008/QĐ-BLĐTBXH ban hành hệ thống biểu mẫu sổ sách dạy nghề và Công văn số 1610/TCDN-GV năm 2010 của Tổng cục Dạy nghề hướng dẫn quy chuẩn biên soạn giáo án và tổ chức dạy học tích hợp.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập toàn diện trong năm học 2016-2017 thông qua phương pháp khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm. Cỡ mẫu khảo sát bao gồm 7 giảng viên chuyên trách (đạt tỷ lệ 100% đội ngũ tham gia giảng dạy học phần PLC tại trường) và 50 sinh viên đang theo học ngành Kỹ thuật điện và Tự động hóa. Tác giả áp dụng phương pháp chọn mẫu chủ đích nhằm thu thập dữ liệu chính xác từ các cá nhân trực tiếp tham gia quá trình đào tạo. Dữ liệu thực nghiệm được đo lường qua bài kiểm tra kỹ năng giữa lớp đối chứng và lớp thực nghiệm sử dụng thiết bị PLC Siemens S7-200. Phương pháp thống kê toán học được lựa chọn với các chỉ số như điểm trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn, hệ số biến thiên và tần suất hội tụ lùi. Lý do lựa chọn phương pháp này nhằm đảm bảo tính khách quan khoa học, loại bỏ các sai số ngẫu nhiên và chứng minh mức độ hiệu quả vượt trội của phương pháp dạy học tích hợp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát thực trạng và dữ liệu thực nghiệm đã chỉ ra 4 phát hiện quan trọng:

Thứ nhất, 100% giảng viên khẳng định học phần PLC giữ vị trí đặc biệt quan trọng và 100% giảng viên nhận định việc áp dụng dạy học tích hợp là rất cần thiết, tuy nhiên 100% các giờ dạy trước đây vẫn chủ yếu dựa vào phương pháp thuyết trình kết hợp làm mẫu truyền thống.

Thứ hai, phía sinh viên gặp nhiều rào cản khi có 56% người học đánh giá học phần tẻ nhạt hoặc ở mức bình thường, 60% sinh viên cảm thấy nội dung khó hiểu do tính trừu tượng cao, và 74% người học cho rằng thời lượng rèn luyện thao tác thực tế còn quá ít dù thiết bị thí nghiệm được trang bị đầy đủ.

Thứ ba, việc dạy tách rời 60 tiết lý thuyết và 90 tiết thực hành tạo ra sự đứt gãy kiến thức nghiêm trọng, khiến 54% sinh viên cảm thấy thiếu tự tin hoặc hoàn toàn không tự tin vào khả năng vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh trong thực tế.

Thứ tư, kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy lớp thực nghiệm có điểm số trung bình cao hơn hẳn lớp đối chứng, tỷ lệ sinh viên đạt loại Khá và Giỏi tăng trên 25%, trong khi tỷ lệ điểm Yếu và Trung bình giảm sâu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi của sự tiến bộ này là việc tổ chức bài học thành các tiểu kỹ năng đồng bộ: sinh viên tiếp thu phần kiến thức lý thuyết liên quan đến đâu sẽ được trực tiếp thực hành đấu nối phần cứng và lập trình trên phần mềm máy tính ngay đến đó. Khi so sánh với các nghiên cứu của Nguyễn Trần Nghĩa (2005) về nghề tiện hay Phan Gia Phước (2012) về môn Access tích hợp, kết quả này tái khẳng định tính ưu việt của sư phạm tích hợp trong khối ngành kỹ thuật.

Về mặt trực quan hóa dữ liệu, sự chênh lệch chất lượng giữa hai phương pháp dạy học được thể hiện rõ nét qua biểu đồ đường tích lũy tần suất hội tụ lùi: đường tích lũy của lớp thực nghiệm dịch chuyển hoàn toàn về phía bên phải so với lớp đối chứng, phản ánh tỷ lệ điểm cao áp đảo. Bên cạnh đó, bảng phân phối tần suất và biểu đồ cột so sánh điểm số cho thấy phương sai và hệ số biến thiên của lớp thực nghiệm thấp hơn đáng kể, minh chứng cho độ ổn định, sự đồng đều và chiều sâu kiến thức mà người học tiếp thu được.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu, luận văn đề xuất 4 giải pháp hành động cụ thể:

  1. Tái cấu trúc khung chương trình học phần: Ban Giám hiệu cùng Khoa Kỹ thuật Điện - Điện tử cần hợp nhất 60 tiết lý thuyết và 90 tiết thực hành thành các bài dạy tích hợp trọn vẹn, hoàn thành trong thời gian 6 tháng, đảm bảo tỷ lệ sinh viên tự rèn luyện thực hành chủ động đạt từ 65% đến 70% tổng thời lượng môn học.
  2. Chuẩn hóa quy trình biên soạn giáo án 6 bước: Giảng viên bộ môn cần áp dụng nghiêm ngặt tiến trình 6 bước gồm: xác định mục tiêu, xác định nội dung và tiểu kỹ năng, thiết kế hoạt động dạy học, lựa chọn phương tiện, phân bổ thời gian hợp lý và rút kinh nghiệm sau giờ dạy; chuyển đổi 100% giáo án học phần sang định dạng tích hợp trước thềm năm học mới.
  3. Hoàn thiện hệ thống phòng học tích hợp đa năng: Phòng Quản trị thiết bị phối hợp cùng khoa chuyên môn nâng cấp 01 phòng thực hành chuyên dụng với 24 máy tính kết nối đồng bộ mô hình PLC Siemens S7-200, trang bị đầy đủ phần mềm mô phỏng và học liệu trực quan trong vòng 1 năm để đáp ứng đồng thời cả việc dạy lý thuyết lẫn thực hành tại cùng một không gian.
  4. Đổi mới công tác kiểm tra đánh giá theo năng lực: Phòng Khảo thí cùng giảng viên chuyển đổi từ thi trắc nghiệm lý thuyết cuối kỳ sang áp dụng thang điểm đánh giá sản phẩm 10 bậc kết hợp bảng kiểm quan sát kỹ năng thao tác, thực hiện định kỳ và liên tục sau từng chủ đề bài học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giảng viên và giáo viên giáo dục nghề nghiệp: Khai thác các bài giáo án tích hợp mẫu chi tiết về cấu trúc PLC và các phép toán nhị phân để chuẩn hóa phương pháp soạn giảng và tổ chức lớp học thực hành kỹ thuật.
  2. Cán bộ quản lý đào tạo tại các trường cao đẳng, trung cấp: Sử dụng luận văn làm tài liệu định hướng để tái cấu trúc chương trình đào tạo, thiết kế mô đun nghề nghiệp và bố trí thời khóa biểu khoa học giữa lý thuyết và thực hành.
  3. Học viên cao học và nhà nghiên cứu giáo dục: Tham khảo khung lý thuyết sư phạm tích hợp vững chắc, phương pháp khảo sát thực trạng bằng phiếu hỏi và kỹ thuật xử lý số liệu thực nghiệm thông qua các công cụ thống kê toán học.
  4. Kỹ sư tự động hóa và chuyên viên đào tạo doanh nghiệp: Vận dụng phương pháp phân tích nghề và chia nhỏ tiểu kỹ năng để xây dựng các khóa huấn luyện tay nghề lập trình điều khiển PLC ngắn hạn cho kỹ thuật viên và công nhân nhà máy.

Câu hỏi thường gặp

  1. Vì sao việc dạy tách rời lý thuyết và thực hành trong học phần PLC mang lại hiệu quả thấp? Khi bố trí 60 tiết lý thuyết và 90 tiết thực hành ở hai học kỳ khác nhau, sinh viên nhanh chóng quên kiến thức trước khi vào phòng máy, khiến 54% người học thiếu tự tin tạo ra sản phẩm. Mô hình tích hợp giải quyết dứt điểm rào cản này bằng cách cho sinh viên thực hành ngay sau mỗi nội dung lý thuyết.

  2. Quy trình biên soạn giáo án tích hợp học phần PLC gồm những khâu nào? Quy trình chuẩn hóa gồm 6 bước: xác định mục tiêu kiến thức - kỹ năng - thái độ; xác định nội dung trọng tâm và các tiểu kỹ năng; thiết kế hoạt động tương tác giữa người dạy và người học; lựa chọn phương tiện và học liệu; phân bổ thời gian thực hiện; và ghi nhận bài học kinh nghiệm sau giờ giảng.

  3. Phòng học chuyên dụng phục vụ bài dạy tích hợp PLC cần đáp ứng tiêu chuẩn gì? Phòng học cần diện tích đủ rộng để bố trí đồng thời bàn ghế nghe giảng lý thuyết và khu vực thực hành máy móc, tối thiểu trang bị 24 máy tính cài đặt phần mềm lập trình, các bộ kit PLC Siemens S7-200, máy chiếu và hệ thống bảng biểu hướng dẫn quy trình công nghệ cho từng vị trí học tập.

  4. Phương pháp kiểm tra đánh giá theo định hướng tích hợp có điểm gì khác biệt? Thay vì dùng bài thi trắc nghiệm lý thuyết thuần túy, phương pháp tích hợp sử dụng thang điểm đánh giá sản phẩm 10 bậc kết hợp bảng kiểm quan sát thao tác. Cách tiếp cận này đo lường chính xác năng lực tư duy lập trình, kỹ năng xử lý sự cố mạch điện và tác phong công nghiệp của sinh viên.

  5. Mô hình dạy học tích hợp này có thể nhân rộng sang các môn kỹ thuật khác không? Mô hình hoàn toàn có thể áp dụng hiệu quả cho các học phần kỹ thuật công nghiệp khác như Máy điện, Trang bị điện, Vi điều khiển hay Công nghệ tiện CNC. Cấu trúc chia nhỏ tiểu kỹ năng và gắn kết lý thuyết ứng dụng vào thực hành là chìa khóa nâng cao chất lượng chung cho giáo dục nghề nghiệp.

Kết luận

  • Luận văn đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về dạy học tích hợp trong đào tạo nghề, khẳng định tính tất yếu của việc đổi mới phương pháp giảng dạy kỹ thuật công nghiệp.
  • Khảo sát thực trạng trên 7 giảng viên và 50 sinh viên đã chỉ ra chính xác các điểm nghẽn của cách dạy truyền thống, đặt nền móng cho việc xây dựng bài giảng tích hợp.
  • Thiết lập thành công quy trình 6 bước biên soạn giáo án tích hợp chuẩn mực và xây dựng bài giảng mẫu chi tiết cho học phần Điều khiển lập trình PLC.
  • Thực nghiệm sư phạm minh chứng rõ rệt hiệu quả nâng cao chất lượng học tập, giúp tỷ lệ sinh viên đạt loại Khá - Giỏi tăng hơn 25% với độ tin cậy thống kê toán học cao.
  • Cung cấp giải pháp khoa học mang tính ứng dụng rộng rãi, đóng góp tích cực vào mục tiêu nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật giai đoạn 2017-2020.

Đóng góp lớn nhất của công trình là cung cấp một mô hình dạy học tích hợp hoàn chỉnh từ lý luận, giáo án thực tế đến bộ công cụ kiểm tra đánh giá theo năng lực thực hiện. Trong thời gian tới, các cơ sở giáo dục nghề nghiệp cần khẩn trương nghiên cứu và triển khai đồng bộ mô hình này vào thực tiễn giảng dạy. Hãy tải và tham khảo toàn văn luận văn để áp dụng hiệu quả những giải pháp sư phạm tiến bộ vào công tác đào tạo chuyên ngành tự động hóa.