Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC THEO TIẾP CẬN CDIO VÀ VẬN DỤNG TRONG ĐÀO TẠO NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu về CDIO và dạy học theo tiếp cận CDIO 1. Ở nước ngoài Vào những năm 80 của thế kỷ XX, các trường ĐH ở các nước phát triển bắt đầu nhận ra khoảng cách ngày càng lớn giữa năng lực của những kỹ sư mới tốt nghiệp với những yêu cầu thực tế của các ngành kỹ thuật. Sự tiến bộ mạnh mẽ của kỹ thuật đòi hỏi người kỹ sư phải có những năng lực trí tuệ và kỹ năng đặc thù của nghề nghiệp cần thiết để làm chủ được sự tiến bộ đó.
Để đạt được điều này, các CTĐT cần phải được xây dựng lại theo hướng tiếp cận phù hợp hơn, nhấn mạnh nền tảng kỹ thuật trong bối cảnh Hình thành Ý tưởng - Thiết kế - Triển khai - Vận hành (Conceiving – Designing – Implementing – Operating => CDIO) các hệ thống và sản phẩm thực tế [33]. Các chương trình giáo dục kỹ thuật trong suốt thế kỷ XX đã cung cấp cho SV những trải nghiệm thực hành phong phú. Nhưng khi xã hội phát triển và kiến thức khoa học kỹ thuật được mở rộng, việc giảng dạy thực hành kỹ thuật chỉ dựa trên lí thuyết ngày càng ít được chú trọng. Kết quả là, ngành Công nghiệp trong những năm gần đây đã phát hiện ra rằng, SV tốt nghiệp thông thạo về lí thuyết nhưng thiếu nhiều kĩ năng cần thiết trong các tình huống thực tiễn.
Các công ty lớn đã tạo ra danh sách các khả năng mà họ muốn kỹ sư của họ sở hữu (Ví dụ: Các thuộc tính mong muốn của một kỹ sư của Boeing). Để khuyến khích các trường học đáp ứng nhu cầu thực tế và suy nghĩ lại các chiến lược giáo dục của họ, Hội đồng Kiểm định Kỹ thuật và Công nghệ (ABET - Accreditation Board for Engineering and Technology) đã liệt kê các kỳ vọng của mình đối với các kỹ sư tốt nghiệp. Ngành công nghiệp và ABET đã xác định được sự cần thiết phải thiết lập một kế hoạch và lộ trình giáo dục nhằm hướng đến dạy học từ lí thuyết đến thực tiễn hay việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào thực tiễn. Cuối cùng, các nhà giáo dục đã chấp nhận thách thức để cải cách giáo dục kỹ thuật với nỗ lực xây dựng CDIO (Conceive - Design - Implement - Operate) trên toàn thế giới.
Formatted: Vietnamese Nhiệm vụ đầu tiên trong việc thiết kế chương trình giáo dục mới là biên soạn một danh sách các khả năng cần thiết của các kỹ sư. Để làm được điều này, các nhóm đối tượng liên quan gồm đại diện ngành, GV kỹ thuật và các học giả khác, ủy ban đánh giá trường đại học và cựu SV đã được thành lập. Câu hỏi chính được đặt ra cho các nhóm đối tượng này là: "Kiến thức, kỹ năng và thái độ mà kỹ sư tốt nghiệp cần có là gì?". 12 Có 4 cấp độ CDIO, bao gồm 4 mục, mỗi mục là từng cấp độ, từ cấp độ 1 đến các cấp độ 2, 3, cuối cùng là cấp độ 4, mô tả những năng lực và tố chất chi tiết của SV tốt nghiệp gợi ý để các cơ sở đào tạo vận dụng khi xây dựng, phát triển các mục tiêu, các loại CĐR của các CTĐT cấp 5 và 6.
Lịch sử phát triển CDIO Từ năm 1997 đến năm 1999, Chiến lược về kế hoạch và các tiêu chuẩn của CDIO đã được đề xuất bởi nhiều nhà khoa học, trong đó có các sáng kiến đến từ các nhà khoa học Thuỵ Điển. Tuy nhiên, những năm này CDIO mới chỉ được đề xuất nên các giải pháp nâng cao hiệu quả dạy học cũng như đào tạo theo tiếp cận CDIO chưa được rõ ràng và tường minh. Năm 2000, Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cùng với ba trường ĐH khác: ĐH Công nghệ Chalmers (Chalmers) ở Göteborg; Học viện Công nghệ Hoàng gia (KTH) ở Stockholm; ĐH Linköping (LiU) ở Linköping đã thiết lập 13 khái niệm giáo dục kỹ thuật CDIO, khởi xướng sáng kiế CDIO và thành lập tổ chức hợp tác quốc tế mang tên CDIO. Đây là thành tựu mới nhất của cải cách giáo dục kỹ thuật quốc tế, hay nói cách khác là một khuôn khổ hợp tác quốc tế về cải cách GD kỹ thuật.
Mặc dù đã có sự cải tiến cũng như cải cách giáo dục trong giáo dục kĩ thuật. Tuy nhiên, giai đoạn này mới chỉ dừng lại ở mức độ tiếp cận ban đầu, đo đó tiếp cận CDIO vẫn chưa đạt được những mong đợi của các nhà hoạch định giáo dục. CDIO đại diện cho: Nhận thức, Thiết kế, Triển khai và Vận hành. Bốn bộ phận này chứa đựng toàn bộ quy trình của sản phẩm công nghiệp từ Thiết kế, tạo mẫu đến vận hành, đồng thời tương ứng với khả năng của các kỹ sư và kỹ thuật viên [34], [35].
Trong chương trình đào tạo theo tiếp cận CDIO, SV tốt nghiệp ngành Kỹ thuật cần có kiến thức cơ bản về nghề nghiệp, năng lực cá nhân, khả năng giao tiếp giữa các cá nhân, khả năng hợp tác nhóm, giải quyết vấn đề và sáng tạo. Để đạt được mục đích này, CDIO lấy chu trình “sống” từ sản phẩm và vận hành sản phẩm với tư cách là người vận chuyển. Bằng cách thực hiện một dự án kỹ thuật hoàn chỉnh, CDIO cho phép SV kết hợp lý thuyết với thực hành trong nghiên cứu của họ, không chỉ học kiến thức và kỹ năng cơ bản mà còn trau dồi, đổi mới tinh thần làm việc nhóm. CDIO Syllabus v1 “ra đời” vào năm 2001, Sáng kiến và Thiết kế Tiêu chuẩn CDIO hình thành vào năm 2004.
Hội nghị về CDIO đầu tiên được tổ chức bởi ĐH Qeen’s Canada vào năm 2005 ngay sau khi các khu vực đầu tiên ở Châu Âu, Bắc Mỹ và Vương quốc Anh-Ireland được định hình. Năm 2007, Sáng kiến CDIO ban đầu là một bản quy ước chung của 4 trường, sau đó đã được nhóm tác giả Edward F.Crawley, Malmqvist, Östlund, & Brodeur, 2007 Crawley, Johan Malmqvist, Sören östlund & Doris. Brodeur thuộc các trường đại học Institute of Technology, Chalmers University of Technology, KTH – Royai Institute of Technology (2007) phát triển thành một phương pháp tiếp cận trong cải cách GD kĩ thuật thông qua cuốn sách “Rethinking Engineering Education The CDIO Approach” [36] (Cuốn sách đó đã được Hồ Tấn Nhựt và Đoàn Thị Minh Trinh biên dịch sang tiếng Việt do Nhà xuất bản ĐH Quốc gia TPHCM phát hành vào năm 2010).0 “ra đời” vào năm 2010 và hội thảo quốc tế được tổ chức vào tháng 7 năm 2011 bởi TU Denmark có hơn 60 trường ĐH tham gia ở 7 địa điểm khác nhau. Năm 2014, CDIO kỷ niệm 10 năm thành lập, đã được hơn 100 trường học trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, vật lý ứng dụng, kỹ thuật điện và kỹ thuật cơ khí được áp dụng.
Trong hai ngày 15-19 tháng 6, Hội nghị CDIO quốc tế lần thứ 10 đã được tổ chức bởi UPC Barcelona. Cũng trong năm này, những nghiên cứu về CDIO như: Phát triển công cụ Literacy trong robotics công nghiệp [37]; Tích hợp các cạnh 14 tranh khác nhau trong một dự án của nhóm khóa học cơ bản trong kỹ thuật cơ khí [38]; Nâng cao kỹ năng CDIO bằng cách sử dụng tích hợp kiến trúc trong bản vẽ kỹ thuật [39]; Kết quả học tập cho việc giảng dạy phát triển bền vững trong các Chương trình Kỹ thuật; Giải quyết sự phức tạp trong lớp học thông qua 5 bước [40]. Tuy nhiên, những nghiên cứu trong thời điểm này chỉ dừng lại hướng đến phương pháp đào tạo theo tiếp cận CDIO mà chưa đề cập nhiều đến cách dạy học hay các PPDH theo tiếp cận CDIO. Sau năm 2015, nhiều nghiên cứu về CDIO đã được đề xuất nhằm cải tiến CTĐT [41], các nghiên cứu áp dụng CDIO vào dạy học cho SV ở các trường ĐH kĩ thuật, điển hình như: Nghiên cứu của Marika Saisa, Sanna Maatta & Janne Roslof [42] về việc tích hợp các Kỹ năng CDIO vào học tập dựa trên dự án trong giáo dục ĐH.
Nghiên cứu này tập trung vào "FIRMA", một môi trường học tập lấy SV làm trung tâm tại đơn vị “Nghiên cứu và giáo dục CNTT-TT thuộc ĐH Khoa học Ứng dụng Turku (TUAS)”. Hầu hết các SV làm việc trong FIRMA đều đang học năm thứ nhất hoặc thứ hai. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, các dự án đã thúc đẩy SV hiểu rõ hơn mối liên hệ giữa lý thuyết và thực hành. Kỹ năng giao tiếp giữa các cá nhân, đặc biệt là làm việc theo nhóm đã được phát triển trong các dự án.
SV cảm thấy tự tin hơn về mặt chuyên môn và linh hoạt hơn khi giải quyết các vấn đề liên quan đến thực tiễn. Tuy nhiên, nghiên cứu này chỉ tập trung làm nổi bật tác dụng của việc thực hiện dự án nhưng chưa thể hiện rõ các bước thực hiện trong dự án như thế nào là hiệu quả. Một nghiên cứu khác của Therenlkham Batdorj và cộng sự [43]: “Kinh nghiệm phát triển kỹ năng CDIO của SV sử dụng các dự án thiết kế xây dựng”. Bài báo đã đánh giá quá trình thực hiện dạy học dự án cho SV từ năm nhất đến năm tư, trong đó với năm nhất, SV được phát triển các kỹ năng mềm và thực hiện dự án nhỏ bằng các nhiệm vụ nhất định ở cấp độ: Thiết kế, Triển khai và Vận hành (DIO).
Trong năm thứ hai, SV thực hiện dự án kỹ thuật-I dành riêng cho việc phát triển các kỹ năng mềm và cứng cho SV, sau đó SV được tổ chức theo nhóm và thực hiện các nhiệm vụ của dự án ở cấp độ: Hình thành, Thiết kế, Triển khai và Vận hành (CDIO). Trong năm thứ ba của khóa học dự án kỹ thuật-II, GV đưa ra các nhiệm vụ dự án có định hướng là: Nhận thức/ý tưởng, Thiết kế, Triển khai và Vận hành (CDIO) sản phẩm, quy trình và hệ thống. Trong năm thứ tư, SV thực hiện dự án tốt nghiệp bằng các nhiệm vụ cho trước bao gồm các giai đoạn: Nhận thức/ý tưởng, Thiết kế, Triển khai và Vận hành (CDIO) của bất kỳ sản phẩm, quy trình và hệ thống nào. Kết quả là sử dụng khóa học dự án theo tiếp cận CDIO nâng cao kỹ năng của SV.
Cách tiếp cận của Therenlkham Batdorj và cộng sự thể hiện một chuỗi kinh nghiệm phát triển kỹ năng CDIO của SV từ năm thứ nhất đến năm thứ tư nhưng vẫn chưa nêu ra được những biện pháp cụ thể và sử dụng PPDH nào phù hợp cho việc 15 áp dụng dự án học tập trong việc đáp ứng CĐR của CTĐT. Đây là một khoảng trống mà luận án tập trung khai thác và nghiên cứu.