Luận án dạy học Vật lí đại cương cho sinh viên khối kĩ thuật theo tiếp cận CDIO - ĐH Vinh

Luận án tiến sĩ giáo dục phân tích dạy học vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận cdio, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng góp

• Tác giả: Tạ Thị Kim Tuyến
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Thị Phú
• Trường học: Trường Đại Học Vinh
• Chuyên ngành: Khoa Học Giáo Dục
• Đề tài: Dạy Học Vật Lý Đại Cương Cho Sinh Viên Đại Học Khối Ngành Kĩ Thuật Theo Tiếp Cận CDIO
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Nghệ An

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ
• MỞ ĐẦU
• 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
• 1.1. Các nghiên cứu về dạy vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật
• 1.2. Các nghiên cứu ở nước ngoài về dạy vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật
• 1.3. Các nghiên cứu ở Việt Nam về dạy vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật
• 1.4. Các nghiên cứu về đào tạo sinh viên khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO
• 1.5. Các nghiên cứu về CDIO ở nước ngoài
• 1.6. Các nghiên cứu về CDIO ở Việt Nam
• 1.7. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
• 2. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN KHỐI NGÀNH KĨ THUẬT THEO TIẾP CẬN CDIO
• 2.1. Đào tạo đại học theo tiếp cận CDIO
• 2.2. Các khái niệm cơ bản về CDIO
• 2.3. Phát triển chương trình đào tạo theo CDIO
• 2.4. Đề cương môn học theo tiếp cận CDIO
• 2.5. Phương pháp dạy học theo tiếp cận CDIO
• 2.6. Định hướng phương pháp dạy học tiếp cận CDIO
• 2.7. Một số phương pháp dạy học hiện đại
• 2.8. Phương tiện, điều kiện, không gian học tập theo tiếp cận CDIO
• 2.9. Học liệu trong đào tạo đại học theo tiếp cận CDIO
• 2.10. Điều kiện tiếp cận học liệu - không gian học tập theo tiếp cận CDIO
• 2.11. Đánh giá kết quả học tập theo tiếp cận CDIO
• 2.12. Đặc trưng của đánh giá kết quả học tập theo tiếp cận CDIO
• 2.13. Các hình thức đánh giá kết quả học tập theo tiếp cận CDIO
• 2.14. Các phương pháp đánh giá kết quả học tập theo tiếp cận CDIO
• 2.15. Các công cụ đánh giá kết quả học tập theo tiếp cận CDIO
• 2.16. Thực tiễn dạy học vật lí đại cương trong đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật ở Việt Nam
• 2.17. Đặc điểm chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật ở Việt Nam
• 2.18. Các ngành đào tạo trong chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật ở Việt Nam
• 2.19. Môn học vật lí đại cương trong chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật ở Việt Nam
• 2.20. Tìm hiểu thực trạng dạy học vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật ở một số trường đại học
• 2.21. Đề xuất quy trình tổ chức dạy học vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO
• 2.22. Những luận điểm cơ bản đề xuất quy trình tổ chức dạy học vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO
• 2.23. Quy trình tổ chức hoạt động dạy học vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO
• 2.24. Kết luận chương 2
• 3. DẠY HỌC MỘT SỐ NỘI DUNG VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG TIẾP CẬN CDIO CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KHỐI NGÀNH KĨ THUẬT
• 3.1. Chương trình vật lí đại cương trong đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật
• 3.2. Sơ đồ cấu trúc vật lí đại cương
• 3.3. Tóm lược nội dung các phần
• 3.4. Cơ hội tiếp cận phát triển kĩ năng nghề trong học tập phần Điện học - vật lí đại cương chương trình đào tạo khối ngành kĩ thuật
• 3.5. Xây dựng CĐR phần Điện học thuộc môn học vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO
• 3.6. Vị trí phần Điện học
• 3.7. Nội dung của phần Điện học
• 3.8. Xây dựng chuẩn đầu ra của phần Điện học
• 3.9. Xây dựng website hỗ trợ dạy học phần Điện học thuộc vật lí đại cương
• 3.10. Mục tiêu và đối tượng sử dụng
• 3.11. Cấu trúc và nội dung của website
• 3.12. Xây dựng kế hoạch dạy học phần Điện học
• 3.13. Kế hoạch tổng quát
• 3.14. Kế hoạch dạy học cụ thể các nội dung theo mô hình lớp học đảo ngược
• 3.15. Giáo án triển khai dự án
• 3.16. Giáo án nghiệm thu dự án
• 3.17. Thiết kế công cụ đánh giá, tự đánh giá kết quả học tập một số nội dung phần Điện học vật lí đại cương khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO
• 3.18. Kế hoạch đánh giá
• 3.19. Thiết kế công cụ đánh giá kết quả học tập phần Điện học
• 3.20. Kết luận chương 3
• 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 4.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 4.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
• 4.3. Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm
• 4.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 4.5. Thực nghiệm sư phạm vòng 1
• 4.6. Nội dung thực nghiệm sư phạm vòng 1
• 4.7. Diễn biến thực nghiệm sư phạm vòng 1
• 4.8. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1
• 4.9. Thực nghiệm sư phạm vòng 2
• 4.10. Nội dung thực nghiệm sư phạm
• 4.11. Diễn biến thực nghiệm sư phạm vòng 2
• 4.12. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2
• 4.13. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHIẾU THU THẬP THÔNG TIN VỀ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG CHO SV ĐH KHỐI NGÀNH KĨ THUẬT
• Phụ lục 3. PHIẾU THU THẬP THÔNG TIN VỀ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG CHO SV ĐẠI HỌC KHỐI NGÀNH KĨ THUẬT
• CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THEO TIẾP CẬN CDIO CỦA ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
• ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG THEO TIẾP CẬN CDIO CỦA ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG I
• ĐỀ KIỂM TRA SAU THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM
• PHIẾU HỌC TẬP
• GIÁO ÁN BÀI HỌC TRIỂN KHAI DA 2
• MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÔN HỌC
• KẾ HOẠCH TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG 4. TỪ TRƯỜNG
• BẢNG THỐNG KÊ ĐIỂM CÁC CĐR CỦA CÁC CÁ NHÂN SV ĐƯỢC CHỌN THEO DÕI TRONG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

Tóm tắt

I. Giới thiệu về tiếp cận CDIO trong dạy học vật lý đại cương

Tiếp cận CDIO (Conceive - Design - Implement - Operate) là một phương pháp giáo dục hiện đại nhằm nâng cao chất lượng đào tạo kỹ thuật. Mục tiêu chính của CDIO là phát triển toàn diện năng lực cho sinh viên, bao gồm kiến thức, kỹ năng và thái độ. Trong bối cảnh giáo dục đại học tại Việt Nam, việc áp dụng CDIO trong dạy học vật lý đại cương cho sinh viên khối ngành kỹ thuật không chỉ giúp cải thiện chất lượng giáo dục mà còn đáp ứng nhu cầu nhân lực kỹ thuật ngày càng cao. Một trong những điểm nổi bật của CDIO là việc tích hợp lý thuyết và thực hành, giúp sinh viên có cơ hội áp dụng kiến thức vào thực tế. Theo một nghiên cứu, "CDIO không chỉ là phương pháp mà còn là một triết lý giáo dục, khuyến khích sinh viên phát triển tư duy phản biện và khả năng giải quyết vấn đề."

1.1. Các khái niệm cơ bản về CDIO

CDIO bao gồm bốn giai đoạn: Hình thành ý tưởng (Conceive), Thiết kế (Design), Triển khai (Implement), và Vận hành (Operate). Mỗi giai đoạn đều có vai trò quan trọng trong quá trình đào tạo kỹ thuật. Hình thành ý tưởng liên quan đến việc phát hiện và định hình các vấn đề cần giải quyết. Thiết kế là giai đoạn lập kế hoạch và tạo ra các giải pháp khả thi. Triển khai là thực hiện các kế hoạch đã đề ra, trong khi vận hành là giai đoạn kiểm tra và cải tiến các giải pháp. "Mỗi giai đoạn trong CDIO đều yêu cầu sinh viên phải thực hiện các kỹ năng khác nhau, từ tư duy sáng tạo đến khả năng làm việc nhóm," một chuyên gia trong lĩnh vực giáo dục cho biết.

II. Phương pháp dạy học theo tiếp cận CDIO

Phương pháp dạy học theo CDIO nhấn mạnh vào việc học tập tích cực và trải nghiệm. Các giảng viên được khuyến khích sử dụng nhiều phương pháp giảng dạy hiện đại như lớp học đảo ngược, học tập dự án và học tập theo nhóm. Những phương pháp này không chỉ giúp sinh viên tiếp thu kiến thức một cách hiệu quả mà còn phát triển các kỹ năng mềm cần thiết trong môi trường làm việc. Một nghiên cứu đã chỉ ra rằng, "sinh viên tham gia vào các dự án thực tế có khả năng ghi nhớ và áp dụng kiến thức tốt hơn so với các phương pháp truyền thống." Việc áp dụng các phương pháp này trong dạy học vật lý đại cương sẽ tạo ra môi trường học tập tương tác và phát huy tính sáng tạo của sinh viên.

2.1. Định hướng phương pháp dạy học

Định hướng phương pháp dạy học theo CDIO yêu cầu giảng viên phải linh hoạt trong việc lựa chọn phương pháp phù hợp với nội dung môn học và đối tượng sinh viên. Việc sử dụng các công nghệ thông tin và truyền thông trong giảng dạy cũng là một yếu tố quan trọng, giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận tài liệu học tập và tương tác với giảng viên. "Sự kết hợp giữa công nghệ và phương pháp dạy học truyền thống sẽ tạo ra những trải nghiệm học tập phong phú hơn cho sinh viên," một giảng viên vật lý chia sẻ.

III. Thực tiễn dạy học vật lý đại cương tại Việt Nam

Thực tiễn dạy học vật lý đại cương cho sinh viên khối ngành kỹ thuật tại Việt Nam hiện nay đang đối mặt với nhiều thách thức. Mặc dù đã có những cải cách trong chương trình đào tạo, nhưng vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề cần được khắc phục. Nhiều giảng viên chưa được đào tạo đầy đủ về phương pháp dạy học theo CDIO, dẫn đến việc áp dụng còn hạn chế. Một khảo sát cho thấy, "chỉ khoảng 30% giảng viên có hiểu biết sâu sắc về CDIO và cách áp dụng vào giảng dạy." Điều này cho thấy cần có sự đầu tư và hỗ trợ từ các cơ sở giáo dục để nâng cao năng lực cho giảng viên.

3.1. Đề xuất quy trình tổ chức dạy học

Đề xuất quy trình tổ chức dạy học vật lý đại cương theo tiếp cận CDIO bao gồm các bước như: xác định mục tiêu học tập, thiết kế nội dung giảng dạy, lựa chọn phương pháp dạy học, và đánh giá kết quả học tập. Quy trình này không chỉ giúp giảng viên tổ chức bài giảng một cách có hệ thống mà còn đảm bảo rằng sinh viên có thể đạt được các chuẩn đầu ra đề ra. "Việc xây dựng một quy trình rõ ràng sẽ giúp cải thiện chất lượng dạy và học, đồng thời tạo điều kiện cho sinh viên phát triển toàn diện hơn," một chuyên gia giáo dục nhận định.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục với đề tài "Dạy học Vật lí đại cương cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO", chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí (Mã số: 9140111), được tác giả Tạ Thị Kim Tuyến thực hiện tại Trường Đại học Vinh năm 2022, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Thị Phú và PGS.TS Phạm Kim Chung.

+-------------------------------------------------------------------------------+
| THÔNG TIN TỔNG QUAN VỀ LUẬN ÁN                                                |
+-------------------+-----------------------------------------------------------+
| Tác giả           | Tạ Thị Kim Tuyến                                          |
| Người hướng dẫn   | PGS.TS Phạm Thị Phú; PGS.TS Phạm Kim Chung               |
| Cơ sở đào tạo     | Trường Đại học Vinh                                       |
| Năm bảo vệ        | 2022                                                      |
| Chuyên ngành      | Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí (9140111)   |
+-------------------+-----------------------------------------------------------+

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đã định hướng giáo dục nghề nghiệp và đại học theo hướng tích hợp kiến thức, kĩ năng và tác phong làm việc chuyên nghiệp nhằm hình thành năng lực nghề nghiệp cho người học; đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và chuẩn hóa chuẩn đầu ra (CĐR).

Đối với khối ngành kĩ thuật, sản phẩm đầu ra là các kĩ sư tham gia vào chu trình chế tạo sản phẩm hoặc vận hành quy trình/hệ thống kĩ thuật qua bốn giai đoạn: Hình thành ý tưởng (Conceive) - Thiết kế (Design) - Triển khai (Implement) - Vận hành (Operate), viết tắt là CDIO. Đề xướng CDIO được khởi xướng từ năm 2000 bởi Viện Công nghệ Massachusetts (MIT, Hoa Kỳ) cùng các trường đại học Thụy Điển nhằm thu hẹp khoảng cách giữa đào tạo hàn lâm và thực tiễn sản xuất.

Thực tế triển khai CDIO tồn tại ở hai cấp độ: cấp độ chương trình đào tạo (CTĐT) và cấp độ môn học (course-level). Môn Vật lí đại cương (VLĐC) là môn học bắt buộc thuộc khối kiến thức giáo dục đại cương, cung cấp nền tảng khoa học cơ bản cho sinh viên kĩ thuật. Tuy nhiên, các nghiên cứu và triển khai CDIO tại Việt Nam trước đây chủ yếu tập trung ở cấp độ CTĐT hoặc các môn học chuyên ngành và nhập môn kĩ thuật. Chưa có công trình nào nghiên cứu toàn diện việc áp dụng tiếp cận CDIO ở cấp độ môn học thuộc khối giáo dục đại cương nói chung và môn VLĐC nói riêng. Khoảng trống này đòi hỏi phải xác lập quy trình, mô hình dạy học và công cụ đánh giá tương thích để triển khai CDIO ngay từ giai đoạn giáo dục đại cương.

Mục tiêu nghiên cứu

Vận dụng tiếp cận CDIO để tổ chức dạy học một số nội dung vật lí đại cương nhằm góp phần đáp ứng chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật.

Câu hỏi nghiên cứu

Luận án xác định ba câu hỏi nghiên cứu cụ thể:

1. Ở cấp độ môn học thuộc khối kiến thức giáo dục đại cương thì có thể tiếp cận CDIO không? Quy trình tiếp cận CDIO trong dạy học VLĐC như thế nào? Mô hình dạy học nào thì phù hợp để tổ chức dạy học VLĐC theo tiếp cận CDIO? Vận dụng quy trình, mô hình đó vào dạy học một số nội dung phần Điện học, môn học VLĐC trong đào tạo sinh viên khối ngành kĩ thuật được cụ thể hóa như thế nào?
2. Đánh giá kết quả học tập trong dạy học theo tiếp cận CDIO có gì khác biệt?
3. Hiệu quả của việc vận dụng quy trình, mô hình đó vào dạy học một số nội dung phần Điện học, môn học VLĐC trong đào tạo sinh viên khối ngành kĩ thuật như thế nào?

Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế một số nội dung vật lí đại cương thành các dự án học tập và tổ chức dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược, thì sẽ đảm bảo được các tiêu chuẩn về phương pháp dạy học và điều kiện học tập của đào tạo theo tiếp cận CDIO, từ đó góp phần đáp ứng chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật ngay trong giai đoạn giáo dục đại cương.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Dạy học theo tiếp cận CDIO trong dạy học vật lí đại cương ở trường đại học.
• Phạm vi nghiên cứu:
  • Nội dung: Dạy học phần Điện học (trọng tâm là chương "Trường tĩnh điện" và chương "Từ trường tĩnh") thuộc môn học VLĐC trong chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật.
  • Thực nghiệm sư phạm: Thực hiện trên các lớp sinh viên DQS08 và DQS09 tại Trường Đại học Trần Đại Nghĩa.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án tổng thuật có hệ thống các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài theo ba nhóm nội dung chính:

Hướng nghiên cứu	Tác giả, công trình tiêu biểu	Nội dung và kết quả chính được ghi nhận
Nghiên cứu dạy học Vật lí cho sinh viên kĩ thuật ở nước ngoài	- W. S. Franklin (1917–1929) - Hiệp hội Xúc tiến GD Kĩ thuật & Hội Vật lí Hoa Kỳ (1916–1922) - B. R. Teare (1940s) - W. V. Houston (1940s–1950s) - E. C. Watson - R. Feynman - Van der Veen (2019) - Bašista & Ješková (2017); Manninen & Tiili (2014)	- Khẳng định dạy vật lí phải gắn liền với thực hành và giải quyết vấn đề kĩ thuật thực tế. - B. R. Teare đề xuất quy trình giải quyết vấn đề 6 bước trong lớp học. - Van der Veen nhấn mạnh thiết kế dự án dựa trên mô hình (chế tạo thủy phi cơ, máy vẽ, thiết bị làm mát). - Ứng dụng e-learning và phương pháp tương tác nhằm tháo gỡ khó khăn trong việc hiểu các khái niệm vật lí.
Nghiên cứu dạy học VLĐC cho sinh viên khối kĩ thuật tại Việt Nam	- Phạm Văn Lâm (1994) - Lê Phước Lượng (2002) - Nguyễn Hoàng Bảo Thanh (2003) - Lê Thanh Huy (2013) - Trần Đức Khoản (2017) - Trần Đức Khoản & Nguyễn Hoàng Sơn (2015) - Trần Ngọc Dũng (2020) - Cao Thị Sông Hương (2017) - Nguyễn Thanh Nga & Đỗ Hương Trà (2013, 2016)	- Tổ chức thực hành theo môđun tự học có hướng dẫn (Phạm Văn Lâm, Trần Đức Khoản). - Ứng dụng mô hình toán dự báo kết quả học tập (Lê Phước Lượng). - Phối hợp trắc nghiệm khách quan và tự luận trong đánh giá (Nguyễn Hoàng Bảo Thanh). - Hỗ trợ e-Learning trong dạy học tín chỉ phần Cơ (Lê Thanh Huy). - Phát triển năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề phần Nhiệt (Trần Ngọc Dũng). - Dạy học dự án theo tiếp cận chuyên ngành để phát triển tư duy kĩ thuật (Nguyễn Thanh Nga, Đỗ Hương Trà).
Nghiên cứu về đào tạo theo tiếp cận CDIO trên thế giới và tại Việt Nam	- Edward F. Crawley và nhóm tác giả (2007, 2011) - H. Huang (2005 - Iceland) - ĐH Queen (Canada, 2002) - ĐH Bách khoa Tomsk - Nga (Alexander Chuchalin, Marina Tayurskaya, 2015) - Cao đẳng Kĩ thuật Kanazawa - Nhật Bản (2010, 2018) - ĐH Bách khoa Singapore (Pee Suat Hoon et al., 2004) - Viện Công nghệ Hóa dầu Bắc Kinh (Jijun Zhou et al., 2016) - ĐH Chulalongkorn & ĐH RMUTT - Thái Lan (2014) - Việt Nam: Vũ Anh Dũng (2008, 2010); ĐHQG TP.HCM (Phạm Công Bằng, Phan Thị Mai Hà, Đinh Bá Tiến, Lê Hoài Bắc, Trần Đan Thư, Dương Anh Đức, Thái Thị Thu Hà, Lâm Quang Vũ, Đoàn Thị Minh Trinh); Nguyễn Kiều Oanh (2013); Phạm Hữu Lộc (2019); Võ Văn Thắng (2011); Trần Khánh Đức (2015)	- Chuẩn hóa khung CDIO: Đề cương CDIO (Syllabus v2.0) 4 cấp độ và Bộ 12 Tiêu chuẩn CDIO. - Ứng dụng CDIO vào các khóa học vật lí kĩ thuật qua các dự án thiết bị điện/cơ học (H. Huang; Jijun Zhou với 4 cấp độ thí nghiệm). - Tại Việt Nam: ĐHQG Hà Nội và ĐHQG TP.HCM triển khai thí điểm từ 2008–2010 cho các ngành kinh tế đối ngoại, công nghệ thông tin, kĩ thuật chế tạo máy. - Nhiều tác giả công bố giải pháp phát triển CTĐT, tích hợp kĩ năng cá nhân, giao tiếp và kỹ năng CDIO vào môn đồ án chi tiết máy, nguyên lí máy, toán học hoặc đào tạo liên thông.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Qua tổng quan tài liệu, tác giả nhận thấy các nghiên cứu về CDIO tại Việt Nam chủ yếu tiếp cận ở cấp độ CTĐT toàn khóa hoặc các môn học chuyên ngành kĩ thuật. Việc triển khai ở cấp độ môn học giáo dục đại cương còn thiếu vắng mô hình sư phạm cụ thể. Luận án lựa chọn giải quyết khoảng trống này bằng cách xây dựng quy trình dạy học môn VLĐC theo tiếp cận CDIO, kết hợp mô hình lớp học đảo ngược (Flipped Classroom) với dạy học dự án (Project-Based Learning) và thiết kế bộ công cụ đánh giá CĐR bằng Rubric cho phần Điện học.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng

Luận án vận dụng hệ thống lý luận của đề xướng CDIO:

1. Đề cương CDIO (CDIO Syllabus): Cấu trúc chuẩn đầu ra theo 4 cấp độ:
   • Cấp độ 1: 4 khối năng lực cốt lõi (1. Kiến thức và lập luận kĩ thuật; 2. Kĩ năng cá nhân, nghề nghiệp và các tố chất; 3. Kĩ năng giao tiếp: làm việc nhóm và giao tiếp; 4. Hình thành ý tưởng, thiết kế, triển khai và vận hành trong bối cảnh doanh nghiệp và xã hội).
   • Cấp độ 2: Gồm 17 năng lực cụ thể (từ 1.1 đến 4.6).
   • Cấp độ 3: Gồm 97 tiêu chí thành phần.
   • Cấp độ 4: Cụ thể hóa 97 tiêu chí theo các mức độ nhận thức dựa trên thang đánh giá năng lực Bloom.
2. Bộ 12 Tiêu chuẩn CDIO: Phân thành 5 nhóm:

Nhóm tiêu chuẩn	Các tiêu chuẩn thành phần	Nội dung trọng tâm
I. Triết lí CTĐT	Tiêu chuẩn 1	Tiếp nhận chu trình C-D-I-O làm bối cảnh giáo dục kĩ thuật.
II. Phát triển CTĐT	Tiêu chuẩn 2, 3, 4	Xây dựng CĐR cụ thể; thiết kế CTĐT tích hợp; giảng dạy môn học Giới thiệu về kĩ thuật.
III. Phương pháp, phương tiện và điều kiện	Tiêu chuẩn 5, 6, 7, 8	Trải nghiệm thiết kế - triển khai; không gian làm việc kĩ thuật; trải nghiệm học tích hợp; học tập chủ động.
IV. Nâng cao năng lực giảng viên	Tiêu chuẩn 9, 10	Nâng cao năng lực kĩ năng cá nhân, kĩ năng CDIO và năng lực giảng dạy của giảng viên.
V. Đánh giá và kiểm định	Tiêu chuẩn 11, 12	Đánh giá việc học tập của sinh viên theo CĐR; kiểm định CTĐT định kì.

Ở cấp độ môn học VLĐC, luận án tập trung thực hiện nhóm tiêu chuẩn về phương pháp dạy học, không gian điều kiện học tập và đánh giá (Tiêu chuẩn 5, 6, 7, 8 và 11).

3. Mô hình kết hợp: Lớp học đảo ngược (Flipped Learning Classroom - FL) kết hợp dạy học dự án (Project-Based Learning - PBL), hỗ trợ bởi môi trường số hóa (website học tập).

Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp nghiên cứu lí luận: Phân tích, tổng hợp và hệ thống hóa các tài liệu về giáo dục kĩ thuật, đề cương CDIO, các tiêu chuẩn CDIO, chương trình môn học VLĐC và giáo trình liên quan tại các trường đại học kĩ thuật.
• Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
  • Điều tra, khảo sát bằng phiếu thu thập thông tin gửi đến giảng viên và sinh viên tại các trường đại học khối ngành kĩ thuật.
  • Phỏng vấn, quan sát hoạt động dạy và học VLĐC trong thực tế.
• Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm theo 2 vòng (Vòng 1 và Vòng 2) trên các lớp thực nghiệm và đối chứng tại Trường Đại học Trần Đại Nghĩa.
• Phương pháp thống kê toán học: Phân tích định lượng kết quả học tập thông qua phân phối tần số điểm, tần số tích lũy, tần suất tích lũy, các tham số đặc trưng thống kê (điểm trung bình, độ lệch chuẩn, phương sai, hệ số biến thiên, kiểm định t-Student) và theo dõi sự tiến bộ của từng nhóm sinh viên qua các bảng Rubric.

Nguồn tư liệu và dữ liệu

• Dữ liệu khảo sát thực trạng dạy học VLĐC từ các trường đại học kĩ thuật tại Việt Nam.
• Chương trình đào tạo và đề cương chi tiết môn học VLĐC của các trường đại học (như Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Đại học Bách khoa - ĐHQG TP.HCM, Trường Đại học Trần Đại Nghĩa).
• Dữ liệu định lượng thu thập từ 2 vòng thực nghiệm sư phạm: điểm đánh giá các dự án (DA1, DA2), điểm đánh giá chi tiết theo Rubric đo lường các chuẩn đầu ra bộ phận (CLO2, CLO3, CLO4), dữ liệu theo dõi 8 sinh viên trọng điểm và kết quả bài kiểm tra sau thực nghiệm của 48 sinh viên lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan về đề tài nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa lịch sử nghiên cứu giảng dạy vật lí cho sinh viên kĩ thuật trên thế giới từ đầu thế kỷ XX đến nay, phân tích sự phát triển của đề xướng CDIO trên phạm vi quốc tế và quá trình du nhập, áp dụng tại Việt Nam từ năm 2008. Tác giả chỉ ra rằng dù CDIO đã được triển khai rộng rãi ở cấp CTĐT tại các trường đại học lớn (ĐHQG Hà Nội, ĐHQG TP.HCM, ĐH Bách khoa Hà Nội, ĐH Sư phạm Kĩ thuật TP.HCM...), việc vận dụng CDIO ở cấp độ môn học đại cương như VLĐC vẫn là một khoảng trống. Chương này xác lập tính cấp thiết, mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu và ba câu hỏi nghiên cứu của luận án.

Chương 2. Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học vật lí đại cương chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật theo tiếp cận CDIO

Chương 2 làm rõ các khái niệm cốt lõi: bản chất tiếp cận CDIO, cấu trúc Đề cương CDIO 4 cấp độ và Bộ 12 Tiêu chuẩn CDIO. Tác giả phân tích đặc trưng của dạy học tiếp cận CDIO ở cấp độ môn học, bao gồm: xác định CĐR chi tiết đến cấp độ 3 và 4; đổi mới phương pháp theo hướng trải nghiệm học tích hợp (Tiêu chuẩn 7) và học tập chủ động (Tiêu chuẩn 8); xây dựng không gian học tập và học liệu số (Tiêu chuẩn 6); đổi mới kiểm tra đánh giá dựa trên CĐR bằng hệ thống Rubric (Tiêu chuẩn 11).

Chương 2 trình bày kết quả điều tra thực trạng dạy học VLĐC tại một số trường đại học kĩ thuật ở Việt Nam qua phiếu khảo sát. Kết quả điều tra thực trạng cho thấy:

• Về nội dung và phương pháp: Giảng dạy VLĐC còn nặng về truyền thụ lí thuyết hàn lâm và giải bài tập toán học thuần túy, ít gắn liền với các ứng dụng kĩ thuật chuyên ngành; thời lượng dành cho sinh viên tự học, thảo luận nhóm và làm việc theo dự án còn hạn chế.
• Về phương tiện và không gian học tập: Việc ứng dụng công nghệ thông tin, e-learning và xây dựng không gian học tập tương tác chưa đồng bộ.
• Về kiểm tra đánh giá: Chủ yếu tập trung vào điểm thi viết cuối kì và điểm thực hành cơ bản, chưa đo lường được các kĩ năng cá nhân, kĩ năng làm việc nhóm, giao tiếp và kĩ năng hình thành - thiết kế - triển khai - vận hành sản phẩm.

Từ cơ sở lý luận và khảo sát thực tiễn, tác giả xây dựng các luận điểm nền tảng và đề xuất quy trình tổ chức dạy học VLĐC theo tiếp cận CDIO cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật, bao gồm 4 giai đoạn chính:

1. Phân tích CTĐT và xác định CĐR môn học (CLO) tương ứng với các cấp độ của Đề cương CDIO.
2. Thiết kế kế hoạch dạy học và xây dựng môi trường học tập (kết hợp mô hình lớp học đảo ngược, xây dựng hệ thống dự án kĩ thuật và website học liệu số).
3. Tổ chức tiến trình dạy học trải nghiệm và chủ động (chuẩn bị trước giờ lên lớp qua mạng số hóa, hoạt động tương tác giải quyết vấn đề trên lớp và triển khai dự án nhóm).
4. Đánh giá kết quả học tập dựa trên CĐR thông qua bộ công cụ Rubric đa chiều (tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng và giảng viên đánh giá).

+-------------------------------------------------------------------------------+
| QUY TRÌNH TỔ CHỨC DẠY HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG THEO TIẾP CẬN CDIO                |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| Giai đoạn 1: Phân tích CTĐT và Xác định CĐR môn học (CLO) theo 4 cấp độ CDIO  |
|                                                                               |
| Giai đoạn 2: Thiết kế Kế hoạch dạy học, Dự án học tập và Website học liệu    |
|                                                                               |
| Giai đoạn 3: Tổ chức Dạy học tích hợp: Lớp học đảo ngược & Dạy học dự án     |
|                                                                               |
| Giai đoạn 4: Đánh giá quá trình và kết quả đạt CĐR bằng Bộ công cụ Rubric     |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Chương 3. Dạy học một số nội dung vật lí đại cương tiếp cận CDIO chương trình đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật

Chương 3 cụ thể hóa quy trình đề xuất vào phần Điện học thuộc môn học VLĐC:

• Cấu trúc nội dung và xác định CĐR: Phân tích sơ đồ cấu trúc môn VLĐC và nội dung phần Điện học. Luận án xây dựng bảng CĐR phần Điện học chi tiết đến cấp độ 2 và cấp độ 3 theo Đề cương CDIO, đồng thời thực hiện đối sánh CĐR với chương trình của một số trường đại học kĩ thuật.
• Xây dựng website hỗ trợ dạy học: Tác giả thiết kế và vận hành website học tập trực tuyến tại địa chỉ https://www.vn/ (gồm các phân hệ: Trang chủ, Học liệu, Bài giảng theo chuyên đề, Tự kiểm tra đánh giá, Kiểm tra) nhằm tạo không gian học tập linh hoạt ngoài lớp học theo Tiêu chuẩn 6 của CDIO.
• Thiết kế kế hoạch dạy học chi tiết: Xây dựng kế hoạch tổng quát và kế hoạch dạy học cụ thể cho chương "Trường tĩnh điện" (Chương 1) và chương "Từ trường" (Chương 4) theo mô hình lớp học đảo ngược.
• Xây dựng hệ thống dự án học tập: Thiết kế 8 dự án (DA) học tập gắn liền với ứng dụng kĩ thuật thực tế (như nghiên cứu chế tạo các thiết bị điện, rơ le, mô hình ứng dụng lực từ, hiện tượng cảm ứng điện từ).
• Thiết kế bộ công cụ đánh giá: Xây dựng kế hoạch kiểm tra đánh giá và hệ thống 9 Rubric (từ Rubric 1 đến Rubric 9) để đánh giá chi tiết các CĐR bộ phận:
  • Rubric 1 đến Rubric 4: Đánh giá CLO2 (năng lực áp dụng kiến thức chuyên môn, lập luận kĩ thuật và giải quyết bài toán vật lí).
  • Rubric 5 và Rubric 6: Đánh giá CLO3 (kĩ năng cá nhân, kĩ năng làm việc nhóm, giao tiếp và báo cáo).
  • Rubric 7, 8 và 9: Đánh giá CLO4 (kĩ năng thực hành, thiết kế, chế tạo sản phẩm, nghiệm thu và vận hành mô hình dự án).

Chương 4. Thực nghiệm sư phạm

Chương 4 mô tả toàn bộ quá trình thực nghiệm sư phạm (TNSP) được tiến hành qua 2 vòng trên sinh viên các lớp DQS08 và DQS09 tại Trường Đại học Trần Đại Nghĩa:

1. Thực nghiệm sư phạm Vòng 1:

   • Triển khai Bộ DA 1 và Bộ DA 2 trong dạy học phần Điện học.
   • Phân công nhiệm vụ các nhóm thực hiện dự án; giảng viên sử dụng website kết hợp tổ chức lớp học đảo ngược.
   • Đánh giá quá trình bằng các Rubric (từ Rubric 5 đến Rubric 9) và bài kiểm tra sau vòng 1 giữa lớp thực nghiệm (TN) và lớp đối chứng (ĐC).
   • Theo dõi sự chuyển biến về xếp loại học lực và mức độ đạt CĐR của 8 sinh viên mẫu.
   • Kết quả Vòng 1 giúp tác giả rút kinh nghiệm, điều chỉnh kế hoạch hướng dẫn và hoàn thiện quy trình tổ chức dự án.

2. Thực nghiệm sư phạm Vòng 2:

   • Triển khai quy trình dạy học đã được điều chỉnh trên lớp TN và ĐC với 2 bộ dự án (Bộ DA 1 và Bộ DA 2).
   • Tổng hợp và đối sánh điểm đánh giá của 8 sinh viên được theo dõi chuyên sâu qua từng dự án (DA1, DA2) và điểm tổng hợp chung, minh họa sự tăng trưởng của các kĩ năng CLO3 và CLO4.
   • Thu thập và phân tích định lượng kết quả học tập của toàn bộ 48 sinh viên lớp thực nghiệm sau 2 bộ dự án.

3. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm định lượng:

   • Xây dựng bảng phân phối tần số điểm, bảng phân phối tần số tích lũy và bảng phân phối tần suất tích lũy giữa lớp Thực nghiệm (TN) và lớp Đối chứng (ĐC).
   • Đồ thị phân phối điểm số và đồ thị phân phối tần suất lũy tích của lớp TN dịch chuyển rõ rệt về phía điểm khá - giỏi so với lớp ĐC.
   • Bảng giá trị thống kê đặc trưng chứng minh sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa hai nhóm: điểm trung bình của lớp TN cao hơn lớp ĐC, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên cho thấy sự phân hóa tích cực và mức độ ổn định về kết quả học tập của sinh viên lớp TN.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lí luận

1. Luận án đã làm sáng tỏ cơ sở lí luận về việc vận dụng tiếp cận CDIO ở cấp độ môn học (course-level) thuộc khối kiến thức giáo dục đại cương trong đào tạo đại học khối ngành kĩ thuật.
2. Đề xuất mô hình kết hợp giữa dạy học dự án (PBL) và lớp học đảo ngược (Flipped Learning Classroom) nhằm thỏa mãn đồng thời các tiêu chuẩn CDIO về phương pháp dạy học chủ động, trải nghiệm tích hợp và không gian làm việc kĩ thuật (Tiêu chuẩn 5, 6, 7, 8).
3. Xây dựng hoàn chỉnh quy trình 4 giai đoạn tổ chức dạy học môn VLĐC theo tiếp cận CDIO cho sinh viên đại học khối ngành kĩ thuật.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn và ứng dụng

1. Xây dựng và đưa vào vận hành website học liệu số hỗ trợ dạy học phần Điện học môn VLĐC tại địa chỉ https://www.vn/.
2. Thiết kế hoàn chỉnh tiến trình dạy học chi tiết theo mô hình lớp học đảo ngược cho hai chương trọng tâm: chương "Trường tĩnh điện" và chương "Từ trường tĩnh".
3. Thiết kế hệ thống 8 dự án học tập gắn liền với ứng dụng kĩ thuật thực tế cho phần Điện học môn VLĐC.
4. Xây dựng bộ công cụ đánh giá kết quả học tập theo CĐR gồm 9 bảng Rubric định lượng, cho phép đo lường chính xác các kĩ năng cá nhân, kĩ năng làm việc nhóm và kĩ năng thực hành - thiết kế - vận hành sản phẩm của sinh viên.

+-------------------------------------------------------------------------------+
| CÁC SẢN PHẨM ĐÓNG GÓP ỨNG DỤNG CỦA LUẬN ÁN                                   |
+-------------------+-----------------------------------------------------------+
| Website học tập   | Hệ thống e-learning tại địa chỉ https://www.vn/          |
| Kế hoạch dạy học  | Giáo án chi tiết chương Trường tĩnh điện & Từ trường tĩnh |
| Dự án học tập     | Hệ thống 8 dự án kĩ thuật phần Điện học                  |
| Bộ công cụ Rubric | 9 Rubric đánh giá CĐR chi tiết (CLO2, CLO3, CLO4)         |
+-------------------+-----------------------------------------------------------+

Khuyến nghị và giải pháp đề xuất

• Các cơ sở giáo dục đại học khối ngành kĩ thuật cần tạo điều kiện về cơ sở vật chất, hệ thống mạng và không gian học tập mở (phòng thí nghiệm mở, xưởng chế tạo) để hỗ trợ sinh viên tự học và làm việc nhóm.
• Cần tổ chức bồi dưỡng cho giảng viên về kĩ năng thiết kế dự án học tập, kĩ năng quản trị lớp học đảo ngược và kĩ năng xây dựng công cụ đánh giá theo Rubric chuẩn CDIO.
• Từng bước chuẩn hóa chuẩn đầu ra môn học chi tiết đến cấp độ 3 và 4 theo Đề cương CDIO làm căn cứ cho việc thiết kế đề cương và hoạt động kiểm tra đánh giá.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Luận án mới chỉ tập trung nghiên cứu, thiết kế nội dung và công cụ thực nghiệm cho phần Điện học (trọng tâm là chương Trường tĩnh điện và chương Từ trường tĩnh) của chương trình VLĐC. Địa bàn thực nghiệm sư phạm được tiến hành chủ yếu trên sinh viên ngành kĩ thuật tại Trường Đại học Trần Đại Nghĩa (lớp DQS08, DQS09).
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Mở rộng áp dụng quy trình dạy học tiếp cận CDIO cho toàn bộ các phần còn lại của môn VLĐC (Cơ học, Nhiệt học, Quang học, Vật lí lượng tử).
  • Triển khai thực nghiệm sư phạm diện rộng trên nhiều trường đại học khối ngành kĩ thuật với các đối tượng sinh viên và chuyên ngành đào tạo khác nhau.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo hữu ích cho nhiều đối tượng trong giáo dục đại học kĩ thuật:

• Giảng viên giảng dạy bộ môn Vật lí và các môn khoa học cơ bản: Tham

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1. Các nghiên cứu về dạy vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật 1. Các nghiên cứu ở nước ngoài về dạy vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật Nghiên cứu giảng dạy vật lí trong giáo dục kĩ thuật đã là chủ đề được quan tâm trong thời gian diễn ra các cuộc cách mạng công nghiệp. Franklin (giáo sư tại ĐH Harvard (1917-1925) và MIT (1917-1929)), đã xuất bản cuốn “Dạy học vật lí cho SV kĩ thuật” (The teaching of physics to engineering students), quan điểm của Franklin là: “Dạy vật lí là để phát triển tư duy của SV theo một cấu trúc logic bao gồm tổng hợp các quan niệm và lí thuyết vật lí.

Đối tượng chính trong một khóa học vật lí cho SV kĩ thuật nên cung cấp kiến thức khái niệm và phân tích các sự kiện quan trọng của vật lí học, điều này phải được thực hiện thông qua công việc trong phòng thí nghiệm” [79]. Sau Chiến tranh thế giới thứ nhất, các nghiên cứu về vấn đề giảng dạy vật lí cho SV kĩ thuật đã được quan tâm nhiều. Từ năm 1916 đến 1922, Hiệp hội Xúc tiến Giáo dục kĩ thuật (tiền thân của Hiệp hội Giáo dục kĩ thuật Hoa Kỳ) và Hiệp hội Vật lí Hoa Kỳ đã công bố nhiều nghiên cứu về vấn đề trên. Nhiều công trình nghiên cứu chỉ ra rằng: các kiến thức vật lí được dạy để giải quyết các vấn đề thực tế mới; vấn đề đặt ra cho các bài tập cần có tính chất thực tế; công việc trong phòng thí nghiệm được coi là hoạt động khám phá bản chất vật lí của các hiện tượng.

Năm mục tiêu cần đạt khi giảng dạy vật lí cho các kỹ sư: thói quen tư duy khoa học; kiến thức về các định luật vật lí; sáng kiến và sự khéo léo; kiến thức về sự kiện và phương pháp; quan sát chính xác [77], [92]. MG và Teare, B. đã đưa ra đánh giá về vai trò của toán học và vật lí trong giáo dục kĩ thuật, đặc biệt là trong kĩ thuật điện. Hai nghiên cứu cho thấy sự bất ổn trong việc giảng dạy vật lí và toán học, đặc biệt trong sự phối hợp thích hợp của các môn học với các khóa học kĩ thuật.

Để khắc phục tình trạng trên, trong dạy học vật lí kĩ thuật, hai vấn đề phải giải quyết đồng thời: đầu tiên, thành thạo các kiến thức cơ bản, bao gồm việc tập trung vào hướng dẫn SV khám phá kiến thức hiệu quả nhất; thứ hai, đào tạo đầy đủ về ứng dụng liên quan đến việc sử dụng kiến thức vật lí hiệu quả nhất. Teare cho rằng, việc sử dụng các tình huống về vấn đề trong một lớp học có sáu bước nên tiến hành: (1) Nêu vấn đề và xác định kết quả mong muốn; (2) 8 Xây dựng kế hoạch giải pháp; (3) Diễn đạt các nguyên tắc đã chọn để giải quyết vấn đề; (4) Chuyển các diễn đạt sang dạng toán học, viết nó dưới dạng phương trình; (5) Giải quyết vấn đề; (6) Thử nghiệm giải pháp. Các bước từ (2) đến (4) tạo thành một giai đoạn thiết kế và bước (5) tương ứng với hoạt động thực hiện giải pháp. Nhìn chung, các nghiên cứu ủng hộ việc giảng dạy các nguyên tắc của vật lí, thử nghiệm với sự nhấn mạnh vào các phép đo, phương pháp khoa học và sáng tạo, thực hành giải quyết các vấn đề kĩ thuật thực tế.

Những nghiên cứu về giảng dạy vật lí cho SV kĩ thuật trong 40 năm sau Thế chiến II là tương đối ít. Houston đã công bố công trình “Vật lí trong kĩ thuật” [81] về mối quan hệ lẫn nhau của vật lí và kĩ thuật, giải quyết một số vấn đề giáo dục vật lí cho kỹ sư để giải quyết vấn đề kĩ thuật. Công trình của W. Houston tập trung trả lời câu hỏi: “Loại hình giáo dục nào, loại hình đào tạo nào giúp tạo sự cân bằng giữa kinh nghiệm kĩ thuật và lí thuyết khoa học?”.

Nghiên cứu trên lịch sử của các phát minh của Maxwell, Hertz và Marconi… ông cho rằng: “Trong giáo dục kĩ thuật, có một lỗ hổng giữa giảng dạy vật lí và công việc hàng ngày của sản xuất kĩ thuật. Để đáp ứng những thách thức của kĩ thuật hiện đại, cần giúp SV làm quen với kiến thức của nghiên cứu hiện đại trong vật lí và các ngành khoa học mới". Watson đã xuất bản một bài báo về việc giảng dạy vật lí cho các kỹ sư tại Yale [100]. Nghiên cứu của ông tập trung chủ yếu vào nội dung của chương trình giảng dạy, thay vì mục tiêu của việc chuẩn bị cho SV kĩ thuật trong DH vật lí.

Trong khi các nhà vật lí lỗi lạc của thời đại đó có thể không đặc biệt quan tâm đến việc giảng dạy giúp SV vật lí nhận thức được các vấn đề kĩ thuật, một nhà vật lí vĩ đại, Richard Feynman đã xuất bản một bài báo về việc dạy vật lí cho học sinh ở Mỹ Latinh [78], ông cho rằng: “…Vật lí là một khoa học cơ bản, và như vậy nó được sử dụng trong kĩ thuật, hóa học và sinh học, và có tất cả các loại ứng dụng trong công nghệ. Vật lí là khoa học, hay kiến thức về tự nhiên, cho chúng ta biết mọi thứ hoạt động như thế nào. Đặc biệt là nguyên lí hoạt động của các thiết bị trong công nghệ hiện tại. Vì thế, hiểu biết vật lí sẽ hữu ích hơn nhiều trong việc giải quyết các vấn đề kĩ thuật phát sinh trong ngành công nghiệp.” Trong hai thập kỉ tiếp theo, giữa những năm 1960 và giữa những năm 1980, việc dạy vật lí cho SV kĩ thuật không được thảo luận ngoài những gì đã được nói trong các công trình đã đề cập ở trên, ngoại trừ một vài nghiên cứu tổng quát hơn, 9 nói chung, các nghiên cứu đều chỉ ra rằng: không chỉ là kĩ thuật phụ thuộc vào vật lí và những khám phá của nó, mà còn là vật lí cần quan tâm đến KT và những thành tựu của nó.

Năm 2019, Van der Veen [99] dựa trên cách tiếp cận theo xu hướng của vật lí học để để giải quyết vấn đề trong giáo dục KT, kết hợp các quan điểm khoa học và KT, liên ngành, mức độ phù hợp với xã hội với một số KT trọng tâm, chẳng hạn như mô hình hóa và hình ảnh hóa, làm việc theo nhóm và DA. Ông đã báo cáo về một số DA vật lí có tầm quan trọng thực tế, ví dụ chế tạo một chiếc thủy phi cơ, máy vẽ, thiết bị làm mát giãn nở khí với hai bơm xe đạp. Ngược lại với cách tiếp cận truyền thống theo cách tiếp cận thử nghiệm, đối với các dự án thiết kế dựa trên mô hình, phương pháp thiết kế bao gồm các hoạt động: xây dựng kiến trúc, thiết kế chi tiết, triển khai và kiểm tra, xác minh và xác nhận. Cách tiếp cận này, được thực hiện như các DA của "nhà sản xuất" có những khía cạnh tích cực sau: tạo cơ hội phát triển kinh nghiệm thực hành; học cách giải quyết vấn đề và câu hỏi mở trong một quá trình lặp đi lặp lại; thực hiện các thiết kế và các nhiệm vụ đa ngành; phát triển các kỹ năng chuyên môn khác nhau, chẳng hạn như lập kế hoạch DA, trình bày kết quả, tiến hành các cuộc họp, làm việc theo nhóm và sản xuất tài liệu… Bašista và Ješková (2017) [71], Manninen và Tiili (2014) [89] đã thảo luận về một cách tiếp cận về phương pháp tương tác trong dạy học vật lí.

Họ đã cố gắng giải quyết vấn đề rằng: SV gặp rất nhiều khó khăn trong học tập liên quan đến việc hiểu các khái niệm vật lí. Thông qua các phương pháp tương tác “GV hướng dẫn và SV là những người tham gia tích cực; GV đóng vai trò hỗ trợ việc học tập của SV; Các tài liệu giảng dạy và học tập được cung cấp cho SV trên một nền tảng học tập điện tử, sử dụng môi trường học tập điện tử để liên lạc giữa GV và SV, thu thập các bài tập được yêu cầu và phản hồi thường xuyên từ GV cho SV.” Tóm lại, các nghiên cứu về dạy học cho SV ngành KT đã được quan tâm từ lâu. Nhiều công trình nghiên cứu đều chỉ ra rằng: - Vật lí đóng một vai trò to lớn trong việc đào tạo các kỹ sư tương lai. Thị trường lao động đã nâng cao yêu cầu đối với trình độ chuyên môn của SV tốt nghiệp, nhiệm vụ của GV vật lí và KT không chỉ là chuyển giao kiến thức đã được xây dựng mà còn cần giúp SV phát triển kỹ năng thực hành để áp dụng kiến thức đó.

- Việc tổ chức thực hành tiếp cận các vấn đề KT thực tế là cần thiết, áp dụng các lí thuyết để tạo ra những SV ngành KT với các kỹ năng ứng dụng thực 10 tế và đổi mới. - Yêu cầu của thời đại Internet, việc học tập trong lớp học thay đổi từ sách giáo khoa đơn giản bằng việc dựa trên truy cập vào hệ thống tài liệu đa phương tiện trên hệ thống học tập điện tử. - Để mở đường cho việc sáng tạo và áp dụng các sản phẩm mới, học tập dựa trên vấn đề và dựa trên dự án (PBL), đã được đề cập khá rộng rãi trong vài thập kỷ qua, giúp SV phát triển khả năng học tập độc lập và theo nhóm và phát triển các kỹ năng chính, làm chủ việc học của mình. Tuy nhiên, các nghiên cứu về dạy học vật lí cho SV ngành KT còn hạn chế trong việc: - Xây dựng quy trình đào tạo từ khảo sát nhu cầu thực tế, thiết kế chương trình đào tạo, xây dựng đề cương cho môn học.

- Xây dựng quy trình tổ chức các hoạt động dạy học có tính tích hợp, sát với quy trình thiết kế KT. Các nghiên cứu ở Việt Nam về dạy vật lí đại cương cho sinh viên khối ngành kĩ thuật Việc dạy học vật lí nói chung và dạy học vật lí ở trường phổ thông đã được nhiều nghiên cứu đề cập đến. Rất nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học, các luận án tiến sĩ, luận văn thạc sĩ đã xây dựng nên nền tảng lí luận cho việc dạy học vật lí ở trường phổ thông. Tuy nhiên, việc nghiên cứu dạy học vật lí đại cương ở trường đại học nói chung và cho SV khối ngành KT còn khá khiêm tốn.