Tổng quan luận án

Công trình nghiên cứu "Dạy học môn Toán ứng dụng theo định hướng trải nghiệm cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ trường Đại học Hàng hải Việt Nam" được tác giả Tạ Quang Đông thực hiện tại Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam, thuộc chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán (mã số: 9.11), dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Trần Kiều và TS. Phạm Văn Trạo, hoàn thành vào tháng 05 năm 2023.

Về tính cấp thiết, luận án xuất phát từ bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư và chiến lược phát triển bền vững kinh tế biển Việt Nam theo các chủ trương, nghị quyết của Đảng và Chính phủ, trong đó Trường Đại học Hàng hải Việt Nam giữ vai trò đầu tàu đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ các ngành kinh tế biển và kỹ thuật liên quan. Tuy nhiên, thực tế đào tạo kỹ sư tại các trường đại học kỹ thuật nói chung và Trường Đại học Hàng hải Việt Nam nói riêng vẫn tồn tại tình trạng truyền đạt kiến thức một chiều, phương pháp dạy học ít gắn với trải nghiệm thực tế hoặc việc tổ chức trải nghiệm chưa đạt hiệu quả cao. Môn Toán ứng dụng tại các trường đại học kỹ thuật bao gồm nhiều phân môn quan trọng như Xác suất thống kê, Phương pháp tính, Tối ưu hóa, Lượng giác cầu, Hàm phức và biến đổi Laplace. Dù đây là môn học mang tính liên môn cao và liên hệ trực tiếp với các môn chuyên ngành, thực tế dạy học hiện nay vẫn nặng về tính hàn lâm lý thuyết, thời lượng eo hẹp, kiểm tra đánh giá chưa gắn kết với bối cảnh nghề nghiệp, đồng thời giảng viên còn lúng túng trong việc kết nối kiến thức toán học với các môn cơ sở ngành và chuyên ngành. Khoảng trống nghiên cứu được xác định là: các công trình về học tập trải nghiệm trong nước chủ yếu tập trung ở bậc phổ thông hoặc khối ngành kinh tế, chưa có nghiên cứu nào mang tính hoàn chỉnh, có hệ thống về việc dạy học trải nghiệm môn Toán ứng dụng dành riêng cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ ở bậc đại học.

Mục đích nghiên cứu của luận án là trên cơ sở hệ thống hóa các vấn đề lý luận và thực tiễn về dạy học trải nghiệm, vận dụng vào dạy học các nội dung Toán ứng dụng, đề xuất một số biện pháp dạy học môn Toán ứng dụng theo định hướng trải nghiệm cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam nhằm nâng cao chất lượng đào tạo.

Giả thuyết khoa học của luận án được phát biểu: Nếu đề xuất được một số biện pháp dạy học trải nghiệm môn Toán ứng dụng có cơ sở khoa học, dựa vào những kết quả nghiên cứu về lý luận và thực tiễn được công nhận và áp dụng các biện pháp đó một cách linh hoạt, hợp lý thì sẽ nâng cao được chất lượng đào tạo cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ.

Hệ thống nhiệm vụ nghiên cứu bao gồm:

  1. Nghiên cứu cơ sở khoa học của vấn đề dạy học trải nghiệm nói chung, dạy học trải nghiệm cho sinh viên các trường đại học nói riêng và đặc biệt là sinh viên các trường đại học kỹ thuật.
  2. Nghiên cứu các chuẩn đầu ra của sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ ở Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.
  3. Nghiên cứu về mối liên hệ giữa các nội dung Toán ứng dụng mà sinh viên được học với các môn chuyên ngành và với thực tiễn nghề nghiệp của kỹ sư khối Kỹ thuật và Công nghệ tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.
  4. Nghiên cứu thực trạng dạy học trải nghiệm môn Toán ứng dụng cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.
  5. Đề ra một số biện pháp dạy học môn Toán ứng dụng theo định hướng trải nghiệm cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.
  6. Tổ chức thực nghiệm sư phạm để bước đầu kiểm chứng giả thuyết khoa học cũng như tính hợp lý và khả thi của các biện pháp đã đề xuất.

Đối tượng nghiên cứu là dạy học trải nghiệm nói chung và dạy học trải nghiệm môn Toán ứng dụng cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam nói riêng. Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy học Toán ứng dụng cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ ở Trường Đại học Hàng hải Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở việc dạy học trải nghiệm môn Toán ứng dụng cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam. Địa bàn thực hiện nghiên cứu gồm: Khoa Cơ sở cơ bản, Khoa Hàng hải, Khoa Điện – Điện tử, Khoa Công trình, Khoa Công nghệ thông tin, Khoa Đóng tàu, Viện Cơ khí thuộc Trường Đại học Hàng hải Việt Nam và Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan toàn diện các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế theo hai trục chính: nghiên cứu về học tập trải nghiệm và nghiên cứu về dạy học các môn Toán ở bậc đại học.

Trên thế giới, các tư tưởng nền tảng về học tập trải nghiệm bắt nguồn từ các nhà giáo dục cổ điển như J.A. Komensky (nhấn mạnh học tập gắn với sự vật cụ thể, thích ứng tự nhiên, trực quan và qua 4 giai đoạn: cảm giác, trí nhớ, tư duy, năng lực phê phán sáng tạo), J.J. Rousseau (nhấn mạnh giác quan, hoạt động và thực tiễn đời sống), J.H. Pestalozzi (nền tảng hiểu biết là trực giác và ngôn ngữ). Dưới góc độ tâm lý học, L.S. Vygotsky đưa ra lý thuyết "Vùng phát triển gần" minh họa vùng kinh nghiệm nằm giữa khả năng phát triển hiện tại và tiềm năng; J. Piaget chỉ ra trí thông minh được định hình thông qua tương tác giữa con người với môi trường thông qua cơ chế đồng hóa và điều ứng. Về lý thuyết học tập thực dụng, J. Dewey khởi xướng triết lý "học qua làm" (learning by doing), gắn chặt việc học với hành động trải nghiệm thực tế. Kế thừa Dewey, D.A. Kolb (1984, 2005, 2009) xây dựng lý thuyết học tập trải nghiệm với chu trình 4 giai đoạn nổi tiếng, phân loại phong cách học và không gian học tập ở bậc đại học. Ở góc độ chương trình, Ralph Tyler (1949) xác định trải nghiệm học tập là cầu nối giữa mục tiêu giáo dục và phương thức giảng dạy. Về mô hình thực hành, Viện NTL tại Bethel, Maine (Mỹ) đưa ra tháp học tập chỉ ra tỷ lệ lưu giữ thông tin đạt 75% qua thực hành và 90% khi dạy lẫn nhau. Về mặt ứng dụng tại các trường đại học, học tập trải nghiệm đã được triển khai tại Đại học RMIT (Úc), Đại học Harvard (riêng năm 2011 có 900 sinh viên thực tập giải quyết tình huống thực tế tại 6 quốc gia), Đại học California (hơn một nửa số môn ngành Quản trị kinh doanh gắn với dự án thực tế), Đại học Northwestern, Đại học Washington. Tuy nhiên, tác giả chỉ ra các hoạt động này chủ yếu diễn ra ở khối ngành kinh tế, còn việc nghiên cứu lý luận cho khối kỹ thuật và công nghệ vẫn còn hạn chế.

Tại Việt Nam, học tập trải nghiệm được đẩy mạnh từ Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể năm 2018 với môn "Hoạt động trải nghiệm" (tiểu học) và "Hoạt động trải nghiệm, hướng nghiệp" (trung học). Nhiều tác giả đã nghiên cứu tổ chức hoạt động trải nghiệm ở phổ thông như Nguyễn Thị Thúy Hà (2017), Nguyễn Thị Huyền Trang (2020), Phan Thị Tình và cộng sự (2020), Nguyễn Hữu Tuyến (2020), Lê Thị Thu Hương và Kim Ngọc (2020), Tạ Kim Chi (2020). Về các mô hình học tập trải nghiệm: mô hình của D. Kolb được tiếp cận bởi Nguyễn Thị Hằng (2017), Phạm Quang Tiệp (2017), Đoàn Thị Ngân (2021), Trần Thị Gái (2017), Nguyễn Hợp Tuấn (2018), Trịnh Thu Huyền (2020), Đoàn Thị Mỹ Linh (2020); mô hình của J. Dewey được phân tích bởi Đoàn Thị Mỹ Linh (2022), Phạm Thị Hồng Ngân (2019), Phan Trọng Ngọ và Lê Minh Nguyệt (2018); mô hình 5 bước của Norman & Jordan được Nguyễn Lộc và Đoàn Thị Mỹ Linh (2020) nghiên cứu. Cơ sở tâm lý và quản lý được làm rõ qua công trình của Phan Trọng Ngọ (2019), Nguyễn Tiến Hùng (2020). Một số luận án tiến sĩ tiêu biểu về dạy học trải nghiệm gồm có: Võ Trung Minh (2015, giáo dục môi trường dựa vào trải nghiệm môn Khoa học tiểu học tại Đà Nẵng), Nguyễn Văn Bảy (2015, dạy học trải nghiệm trong đào tạo nghề điện dân dụng cho lao động nông thôn ở miền núi phía Bắc), Nguyễn Hữu Tuyến (2020, tổ chức hoạt động trải nghiệm môn Toán ở THCS). Ở bậc đại học, Khoa Quốc tế - ĐHQGHN đưa môn Giáo dục trải nghiệm vào giảng dạy từ năm 2011; Tổ chức Giáo dục FPT (FPT Edu và Đại học FPT) vận dụng chu trình 5 bước; Phạm Thị Trúc Mai và Phạm Minh Đương (2022) nghiên cứu mô hình "Tam giác đa trải nghiệm" tại Đại học Trà Vinh; Nguyễn Hợp Tuấn (2018) nghiên cứu hoạt động sư phạm của học viên trường sĩ quan quân đội.

Về giảng dạy các môn Toán đại học: nghiên cứu về Xác suất thống kê có Nguyễn Văn Đại (2019, tích hợp với Lý thuyết thông tin tại Học viện Khoa học Quân sự), Quách Thị Sen (2019), Đào Hồng Nam (kiểm định giả thuyết thống kê tại Đại học Y), Trần Thị Hoàng Yến (2011), Nguyễn Thị Thu Hà (2014, dạy học dự án cho khối kinh tế, kỹ thuật), Mai Văn Thi (2020, hỗ trợ nghề nghiệp cho khối kinh tế, kỹ thuật tại Đại học Hàng hải Việt Nam), Tạ Hữu Hiếu (2012, thống kê toán học cho khối thể dục thể thao). Về Toán cao cấp cho trường kỹ thuật có Nguyễn Văn Hiến (2012), Lê Bá Phương (2016 tại Đại học Công nghiệp Hà Nội).

Vị trí của luận án: Tổng quan cho thấy các nghiên cứu về học tập trải nghiệm ở bậc đại học còn ít, đặc biệt đối với môn Toán và khối kỹ thuật. Luận án lựa chọn giải quyết khoảng trống này bằng cách xây dựng một hệ thống lý luận và biện pháp sư phạm hoàn chỉnh về dạy học trải nghiệm môn Toán ứng dụng dành riêng cho đối tượng sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết của luận án được xây dựng dựa trên Thuyết kiến tạo và Lý thuyết học tập trải nghiệm:

  • Thuyết kiến tạo: Khởi nguồn từ triết học B. Vico và được Jean Piaget phát triển với hai cơ chế trung tâm: "đồng hóa" (tiếp thu và xử lý thông tin mới vào cấu trúc tri thức cũ) và "điều ứng" (biến đổi nhận thức khi tri thức cũ không thể giải quyết tình huống mới nhằm tái lập trạng thái cân bằng). Thuyết kiến tạo khẳng định tri thức là sản phẩm của quá trình người học tích cực, sáng tạo hành động để tự xây dựng hiểu biết cho bản thân.
  • Khái niệm Trải nghiệm và Kinh nghiệm: Luận án phân tích chi tiết quan niệm của Phan Trọng Ngọ và Lê Minh Nguyệt (2018), Võ Trung Minh (2015), Lê Thị Thùy Linh (2017). Trải nghiệm là quá trình cá nhân sử dụng các giác quan và đầu óc tham gia tình huống cụ thể nhằm phản ánh và xem xét lại các kinh nghiệm thu được. Kinh nghiệm là kết quả của sự quan sát hoặc hành động kết hợp với suy tưởng, chiêm nghiệm được lưu giữ trong ý thức. Theo John Dewey, kinh nghiệm vận hành dựa trên nguyên lý liên tục và nguyên lý tương tác. Luận án trích dẫn bảng đối chiếu giữa Trải nghiệm và Kinh nghiệm của Phan Trọng Ngọ (2019):
Tiêu chí đối chiếu Trải nghiệm Kinh nghiệm
Bản chất Thử nghiệm, thực nghiệm và phản tư Thử nghiệm, thực nghiệm và phản tư
Phương thức tồn tại Hành động thực tiễn Cấu trúc tâm lý
Hướng tác động Tác động vào thực tiễn; thay đổi thực tiễn Tác động vào cá nhân; thay đổi cá nhân (tâm lý – thể chất)
Bối cảnh Diễn ra trong tình huống trải nghiệm Diễn ra trong trải nghiệm
Nguyên lý Liên tục và tương tác Liên tục và tương tác
Tính chủ thể Cao Cao
Vai trò đối với sự phát triển Tăng trưởng cá nhân liên tục theo chiều dọc và chiều ngang – tạo ra sự thích ứng tích cực Tăng trưởng cá nhân liên tục theo chiều dọc và chiều ngang – tạo ra sự thích ứng tích cực
  • Mô hình học tập trải nghiệm của David A. Kolb: Luận án kế thừa chu trình 4 giai đoạn khép kín của D. Kolb:
    1. Kinh nghiệm rời rạc (Concrete Experience - CE): Người học tiếp xúc với tình huống mới hoặc chất vấn vốn kinh nghiệm sẵn có qua đọc tài liệu, nghe giảng, quan sát.
    2. Quan sát có phản ánh (Reflective Observation - RO): Người học phát hiện mâu thuẫn giữa trải nghiệm và hiểu biết, tự đánh giá tính hợp lý của trải nghiệm.
    3. Hình thành khái niệm trừu tượng (Abstract Conceptualization - AC): Áp dụng tư duy phân tích, tổng hợp để chuyển hóa kinh nghiệm thành khái niệm mang tính khái quát, tạo tri thức mới.
    4. Thử nghiệm tích cực (Active Experimentation - AE): Kiểm chứng tri thức trong tình huống mới có tính kế thừa và phát triển. Trong quá trình học tập thực tế, mô hình này vận hành theo dạng xoắn ốc tuần hoàn mở rộng ($CE_1 - RO_1 - AC_1 - AE_1 \rightarrow CE_2 - RO_2 - AC_2 - AE_2 \rightarrow \dots \rightarrow CE_n - RO_n - AC_n - AE_n$).
  • Mô hình tham khảo khác: Mô hình 4 bước của Kurt Lewin (Kinh nghiệm cụ thể $\rightarrow$ Thu thập dữ liệu, quan sát $\rightarrow$ Phân tích và hình thành khái niệm trừu tượng $\rightarrow$ Thử nghiệm trong tình huống mới); mô hình chu trình của J. Dewey ($I_1 \rightarrow O_1 \rightarrow K_1 \rightarrow J_1$); quy trình 5 bước của FPT Edu (Trải nghiệm $\rightarrow$ Thông báo $\rightarrow$ Thảo luận $\rightarrow$ Tổng quan $\rightarrow$ Triển khai).
  • Lý luận dạy học đại học: Quán triệt quan điểm tiếp cận hoạt động, quan điểm công nghệ dạy học, 7 nguyên tắc dạy học đại học và hệ thống các phương pháp dạy học đại học (thuyết trình, vấn đáp, sử dụng tài liệu, trình bày trực quan, thí nghiệm, quan sát, nêu vấn đề, hành động thực tiễn).

Về phương pháp nghiên cứu thực tế, tác giả kết hợp:

  • Phương pháp nghiên cứu lý luận: Thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệu về lý thuyết kiến tạo, học tập trải nghiệm, chương trình môn Toán ứng dụng khối kỹ thuật.
  • Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Sử dụng phiếu hỏi khảo sát đối với giảng viên dạy Toán, giảng viên dạy chuyên ngành và sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ đã và đang học Toán ứng dụng; phỏng vấn chuyên gia khoa học và giảng viên chuyên ngành; quan sát sư phạm.
  • Phương pháp thống kê toán học: Xử lý định lượng dữ liệu điều tra thực trạng và kết quả kiểm tra thực nghiệm sư phạm.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thiết kế giáo án, phiếu học tập, phiếu giao nhiệm vụ và tổ chức dạy học thực nghiệm có nhóm đối chứng qua 2 vòng tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.

Nguồn dữ liệu bao gồm kết quả khảo sát từ 7 đơn vị đào tạo trực thuộc trường (Khoa Cơ sở cơ bản, Khoa Hàng hải, Khoa Điện – Điện tử, Khoa Công trình, Khoa Công nghệ thông tin, Khoa Đóng tàu, Viện Cơ khí) cùng các đề cương chi tiết học phần: Xác suất – Thống kê, Phương pháp tính, Hàm phức và Biến đổi Laplace, Toán chuyên đề cho ngành Điều khiển tàu biển, Toán ứng dụng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Cơ sở lý luận

Chương 1 tập trung xây dựng khung lý thuyết toàn diện cho đề tài. Tác giả phân tích nền tảng Thuyết kiến tạo, bản chất quá trình học tập trải nghiệm và đối chiếu phương pháp học tập truyền thống với phương pháp học tập trải nghiệm:

Tiêu chí Phương pháp học tập truyền thống Phương pháp học tập trải nghiệm
Đối tượng trung tâm Giáo viên, giảng viên Học sinh, sinh viên
Trọng tâm giờ học Nội dung lý thuyết (trong sách, giáo trình) Nội dung lý thuyết và hoạt động trải nghiệm thực hành
Nhiệm vụ của người dạy Truyền thụ kiến thức Lên kế hoạch, sắp xếp hoạt động để trải nghiệm diễn ra thuận lợi
Yêu cầu chính với người dạy Thuyết phục người học tham gia hoạt động Lắng nghe, chia sẻ, đồng hành cùng trải nghiệm người học
Tâm thế người học Không chủ động Chủ động
Quan điểm người học Không có hoặc hạn chế bày tỏ Chủ động bày tỏ
Không gian học tập Trong lớp học Trong và ngoài lớp học; trong nước và quốc tế
Phương pháp tiếp thu Đọc chép, nghe nhìn, trình chiếu... Học qua dự án, STEM, giải quyết tình huống thực tế...
Liên hệ thực tiễn Hầu như không có hoặc rất ít Thường xuyên
Kết quả người học Thể hiện qua điểm số Thể hiện qua sự phát triển tư duy, thể chất, kỹ năng sống

Chương này phân tích chương trình môn Toán ứng dụng tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, làm rõ các nội dung giảng dạy đặc thù: Xác suất - Thống kê, Phương pháp tính, Tối ưu hóa, Lượng giác cầu (vận dụng tính toán tọa độ địa lý, hướng tàu biển, hải đồ cho khoa Hàng hải), Hàm phức và Biến đổi Laplace (phục vụ phân tích mạch điện trong miền p cho khoa Điện - Điện tử). Tác giả xác định đặc điểm nhận thức của sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ, đối chiếu chuẩn đầu ra môn học với chuẩn đầu ra ngành học và hệ thống kỹ năng nghề nghiệp cốt lõi (liên quan đến tính toán kỹ thuật hàng hải, xử lý số liệu thực nghiệm, mô phỏng quá trình kỹ thuật). Trên cơ sở đó, luận án đưa ra quan niệm, đặc trưng, yêu cầu, quy trình 4 giai đoạn thiết kế dạy học trải nghiệm môn Toán ứng dụng và xây dựng các tiêu chí đánh giá mức độ đạt được của sinh viên.

Chương II: Thực trạng dạy học môn Toán ứng dụng theo định hướng trải nghiệm cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

Chương 2 trình bày kết quả điều tra thực trạng tại các khoa kỹ thuật của Trường Đại học Hàng hải Việt Nam thông qua hệ thống phiếu khảo sát và phỏng vấn giảng viên, sinh viên:

  • Về mức độ huy động và vận dụng kiến thức, kinh nghiệm: Biểu đồ 1 của luận án cho thấy sinh viên còn gặp nhiều trở ngại khi huy động kiến thức toán học phổ thông và Toán cao cấp vào giải quyết các bài toán cơ sở ngành; khả năng liên hệ toán học với các bối cảnh kỹ thuật thực tế đạt tỷ lệ thấp.
  • Về nhận thức của giảng viên: Giảng viên bộ môn Toán đều khẳng định vai trò quan trọng của môn Toán ứng dụng đối với các môn chuyên ngành kỹ thuật và tán thành sự cần thiết của dạy học trải nghiệm. Tuy nhiên, việc áp dụng vào bài giảng còn rời rạc do thiếu thời lượng môn học, nguồn tình huống thực tế gắn với từng chuyên ngành hẹp chưa phong phú và thiếu sự phối hợp liên bộ môn với giảng viên chuyên ngành.
  • Về cách thức dạy học của giảng viên: Giảng viên chủ yếu sử dụng phương pháp thuyết trình truyền thống, nặng về giải bài tập lý thuyết đại số; việc tổ chức cho sinh viên trải nghiệm thực hành trên phần mềm hoặc mô phỏng tình huống kỹ thuật còn hạn chế (kết quả thể hiện ở Bảng 15 và Bảng 16).
  • Về nhận thức và tình trạng học tập của sinh viên: Đa số sinh viên nhận thức được môn Toán ứng dụng có ý nghĩa đối với chuyên ngành học (Bảng 19), song phương pháp học tập vẫn mang tính thụ động, đối phó với thi cử; ít sinh viên chủ động liên hệ nội dung bài học với nghề nghiệp tương lai (Bảng 17 và Bảng 18).
  • Về giáo trình và tài liệu: Giáo trình hiện hành biên soạn nặng về tính lý thuyết toán học thuần túy, thiếu các bài toán thực tiễn kỹ thuật đặc thù của ngành hàng hải, đóng tàu, công trình và điện tử. Kiểm tra đánh giá chủ yếu là bài thi viết lý thuyết hàn lâm, chưa phản ánh được năng lực thực hành và giải quyết vấn đề kỹ thuật của sinh viên.

Chương III: Một số biện pháp dạy học môn Toán ứng dụng theo định hướng trải nghiệm cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

Dựa trên cơ sở lý luận và kết quả khảo sát thực trạng, tác giả xác định 4 định hướng xây dựng biện pháp (bám sát chuẩn đầu ra; gắn kết với bối cảnh kỹ thuật ngành nghề; phát huy tính tự chủ của sinh viên; tăng cường phối hợp liên bộ môn). Từ đó, luận án đề xuất 5 biện pháp sư phạm cụ thể:

  1. Biện pháp 1: Dạy học trải nghiệm môn Toán ứng dụng theo hướng khai thác tối đa kinh nghiệm sẵn có về các tri thức toán ở bậc phổ thông cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ để bám sát chuẩn đầu ra của môn học và ngành học. Giảng viên sử dụng phiếu điều tra kinh nghiệm, phiếu tích hợp chuẩn đầu ra trong các bài giảng cụ thể (như bài "Biến cố và các phép toán về biến cố", "Ước lượng trung bình tổng thể", "Tam giác cầu").
  2. Biện pháp 2: Giảng viên thiết kế các tình huống trải nghiệm trong quá trình giảng dạy môn Toán ứng dụng cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam. Ví dụ: thiết kế bài toán tính toán tọa độ các đảo ở quần đảo Trường Sa, tính hướng tàu chạy giữa hai vị trí trên bề mặt Trái đất qua hình học cầu, sử dụng thí nghiệm ảo mô phỏng xác suất trên máy tính, khai thác bài toán Bayes trong kỹ thuật.
  3. Biện pháp 3: Giảng viên hướng dẫn sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ tự học theo định hướng trải nghiệm một số nội dung của môn Toán ứng dụng thông qua phiếu giao nhiệm vụ tự học ở nhà, khuyến khích sinh viên tự thu thập số liệu thực tế và phân tích.
  4. Biện pháp 4: Xây dựng hợp đồng giữa giảng viên môn Toán ứng dụng và sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ dưới sự hỗ trợ của giảng viên chuyên ngành giúp sinh viên sử dụng kiến thức Toán ứng dụng học các môn chuyên ngành theo định hướng trải nghiệm. Giảng viên Toán và giảng viên chuyên ngành cùng xác định danh mục kiến thức liên môn, xây dựng bản hợp đồng học tập (như bài toán "Các thông số của mạch điện trong miền p" ngành Điện, "Mẫu ngẫu nhiên và các đặc trưng của nó" trong đo đạc kỹ thuật công trình và cơ khí).
  5. Biện pháp 5: Thiết kế cách đánh giá quá trình học tập trải nghiệm của sinh viên để đáp ứng với sự thay đổi nội dung các bài kiểm tra giữa và cuối kỳ theo định hướng dạy học trải nghiệm môn Toán ứng dụng. Xây dựng bảng tiêu chí chấm điểm quá trình trải nghiệm, kết hợp đánh giá cá nhân và đánh giá hoạt động nhóm trong từng buổi học.

Luận án đồng thời phân tích bảng ma trận thể hiện sự tác động trực tiếp của 5 biện pháp sư phạm đề xuất đến việc rèn luyện các kỹ năng nghề nghiệp cốt lõi của sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ (Bảng 37).

Chương IV: Thực nghiệm sư phạm

Chương 4 trình bày việc tổ chức thực nghiệm sư phạm tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam nhằm kiểm chứng tính đúng đắn của giả thuyết khoa học và đánh giá tính khả thi, hiệu quả của các biện pháp:

  • Tiến trình thực nghiệm: Được tiến hành qua 2 vòng thực nghiệm có lớp thực nghiệm và lớp đối chứng tương đương về trình độ học lực ban đầu (đánh giá qua kết quả học tập môn Toán cao cấp ở Biểu đồ 2 và Biểu đồ 4).
    • Vòng 1: Giảng viên áp dụng các biện pháp 1, 2 và 3 trong các bài học lý thuyết và bài tập.
    • Vòng 2: Mở rộng áp dụng biện pháp 4 (dạy học theo hợp đồng liên môn) và biện pháp 5 (đổi mới đánh giá quá trình).
  • Đánh giá định tính: Thu thập ý kiến của giảng viên bộ môn Toán và giảng viên chuyên ngành tham dự giờ dạy thực nghiệm; lấy ý kiến phản hồi của sinh viên tham gia tiết giảng. Kết quả cho thấy không khí lớp học thực nghiệm tích cực hơn, sinh viên thể hiện sự hào hứng khi hiểu rõ bản chất toán học ứng dụng vào bài toán chuyên ngành, năng lực tự học và khả năng kiến tạo tri thức môn học được nâng cao.
  • Đánh giá định lượng: Đánh giá qua bài kiểm tra số 2 ở cả 2 vòng thực nghiệm. Kết quả thống kê điểm số (minh họa tại Biểu đồ 3 và Biểu đồ 5) cho thấy nhóm sinh viên lớp thực nghiệm đạt tỷ lệ điểm khá, giỏi cao hơn rõ rệt so với lớp đối chứng, tỷ lệ điểm trung bình và yếu giảm.
  • Khảo nghiệm tính khả thi và hiệu quả: Tác giả tiến hành khảo nghiệm lấy ý kiến của đội ngũ giảng viên và chuyên gia. Kết quả định lượng khẳng định các biện pháp sư phạm đề xuất có cơ sở khoa học, phù hợp với điều kiện đào tạo thực tế tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam và có tính khả thi cao khi áp dụng vào thực tiễn giảng dạy.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt lý luận:

  1. Đưa ra quan niệm về dạy học trải nghiệm cho đối tượng sinh viên đại học nói chung và dạy học trải nghiệm môn Toán ứng dụng cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ nói riêng.
  2. Hệ thống hóa danh mục các kỹ năng nghề nghiệp cốt lõi thuộc chuẩn đầu ra ngành học của sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam mà việc dạy học trải nghiệm môn Toán ứng dụng có thể hỗ trợ bồi dưỡng.
  3. Xây dựng quy trình 4 giai đoạn thiết kế dạy học trải nghiệm môn Toán ứng dụng dựa trên chu trình học tập trải nghiệm của David A. Kolb, gắn kết với lý luận dạy học đại học.

Những đóng góp mới về mặt thực tiễn:

  1. Phân tích, làm rõ thực trạng dạy học trải nghiệm và học tập trải nghiệm môn Toán ứng dụng tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam; khẳng định vị trí của môn Toán ứng dụng là cầu nối trực tiếp giữa các tri thức toán học cơ bản với các môn cơ sở ngành và chuyên ngành kỹ thuật.
  2. Đề xuất hệ thống 5 biện pháp sư phạm đồng bộ, từ khai thác kinh nghiệm toán phổ thông, thiết kế tình huống kỹ thuật thực tế, hướng dẫn tự học, xây dựng hợp đồng dạy học liên môn đến đổi mới kiểm tra đánh giá quá trình.
  3. Xây dựng các mẫu phiếu học tập, phiếu điều tra kinh nghiệm, phiếu tích hợp chuẩn đầu ra và đề cương bài giảng minh họa (như bài "Ước lượng trung bình tổng thể", "Tam giác cầu", "Các thông số của mạch điện trong miền p") có thể chuyển giao cho giảng viên sử dụng trực tiếp.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất từ văn bản:

  • Nhà trường và bộ môn cần rà soát đề cương chi tiết, tăng cường thời lượng hợp lý cho môn Toán ứng dụng; biên soạn lại giáo trình theo hướng tích hợp các bài toán kỹ thuật chuyên ngành.
  • Đẩy mạnh sự phối hợp liên môn giữa giảng viên bộ môn Toán và giảng viên các khoa chuyên ngành thông qua mô hình hợp đồng dạy học.
  • Đổi mới hình thức kiểm tra đánh giá, giảm bớt tính hàn lâm thuần túy, đưa các tiêu chí đánh giá quá trình và giải quyết vấn đề kỹ thuật vào điểm tổng kết học phần.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế, phạm vi khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm của đề tài mới chỉ giới hạn tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đối với nhóm ngành Kỹ thuật và Công nghệ (các khoa: Hàng hải, Điện – Điện tử, Công trình, Công nghệ thông tin, Đóng tàu, Viện Cơ khí); chưa khảo sát mở rộng sang các nhóm ngành khác như kinh tế, quản trị của nhà trường.

Về hướng nghiên cứu tiếp theo, văn bản gợi mở:

  • Tiếp tục mở rộng phạm vi áp dụng quy trình và các biện pháp sư phạm sang các trường đại học kỹ thuật khác có đào tạo các ngành liên quan.
  • Xây dựng hệ thống ngân hàng dữ liệu các bài toán tình huống thực tế và thí nghiệm ảo cho toàn bộ chương trình Toán ứng dụng phục vụ hoạt động tự học trải nghiệm của sinh viên.
  • Đào sâu nghiên cứu việc kiểm tra đánh giá chuẩn đầu ra môn Toán ứng dụng gắn liền với chứng chỉ chuyên môn nghề nghiệp quốc tế của ngành hàng hải.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị đối với nhiều đối tượng trong giáo dục đại học:

  • Giảng viên giảng dạy môn Toán tại các trường đại học kỹ thuật: Tham khảo quy trình tổ chức dạy học trải nghiệm, cách thức khai thác bài toán kỹ thuật thực tế (hình học cầu trong hàng hải, phân phối xác suất trong kiểm định kỹ thuật, biến đổi Laplace trong mạch điện) và phương pháp dạy học theo hợp đồng liên môn (Chương 3 và các phụ lục bài giảng minh họa).
  • Cán bộ quản lý đào tạo và phát triển chương trình: Tham khảo cách thức tích hợp chuẩn đầu ra môn học cơ sở với chuẩn đầu ra ngành học, khung ma trận rèn luyện kỹ năng nghề nghiệp cốt lõi và các tiêu chí đánh giá quá trình học tập (Chương 1 và Chương 3).
  • Nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán: Tham khảo phương pháp luận vận dụng Thuyết kiến tạo và mô hình chu trình David Kolb vào giáo dục đại học, phương pháp thiết kế phiếu hỏi khảo sát thực trạng và quy trình thực nghiệm sư phạm 2 vòng (Chương 1, Chương 2, Chương 4).

Câu hỏi thường gặp

  1. Luận án dựa trên lý thuyết cốt lõi nào để xây dựng mô hình dạy học trải nghiệm?
    Luận án dựa trên Thuyết kiến tạo (đặc biệt là cơ chế đồng hóa và điều ứng của Jean Piaget) kết hợp với Lý thuyết học tập trải nghiệm của David A. Kolb (chu trình 4 giai đoạn CE - RO - AC - AE vận hành dưới dạng xoắn ốc mở rộng), đồng thời quán triệt các nguyên tắc của lý luận dạy học đại học.

  2. Môn Toán ứng dụng tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam bao gồm những mảng kiến thức nào?
    Theo chương trình đào tạo của trường được luận án phản ánh, môn học bao gồm các nội dung: Xác suất - Thống kê, Phương pháp tính, Tối ưu hóa, Lượng giác cầu (Tam giác cầu, tọa độ vị trí Trái đất, hướng tàu), Hàm phức và Biến đổi Laplace.

  3. Nội dung của 5 biện pháp sư phạm đề xuất trong Chương 3 là gì?
    Năm biện pháp gồm: (1) Khai thác tối đa kinh nghiệm toán phổ thông bám sát chuẩn đầu ra môn học và ngành học; (2) Thiết kế tình huống trải nghiệm gắn với thực tiễn kỹ thuật; (3) Hướng dẫn sinh viên tự học trải nghiệm ở nhà; (4) Xây dựng hợp đồng dạy học liên môn giữa giảng viên Toán và sinh viên với sự hỗ trợ của giảng viên chuyên ngành; (5) Đổi mới đánh giá quá trình học tập trải nghiệm của sinh viên đáp ứng kiểm tra giữa kỳ và cuối kỳ.

  4. Biện pháp "hợp đồng dạy học" được triển khai như thế nào?
    Hợp đồng dạy học là thỏa thuận trách nhiệm giữa giảng viên Toán ứng dụng và sinh viên khối kỹ thuật, trong đó có sự phối hợp của giảng viên chuyên ngành để giao nhiệm vụ cho sinh viên vận dụng công cụ toán học giải quyết trực tiếp một vấn đề của môn học chuyên ngành (ví dụ: dùng biến đổi Laplace tính thông số mạch điện trong miền p; dùng thống kê mô tả phân tích mẫu ngẫu nhiên đo đạc).

  5. Thực nghiệm sư phạm được tiến hành qua mấy vòng và tại những địa bàn nào?
    Thực nghiệm sư phạm được tổ chức qua 2 vòng tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, triển khai trên các nhóm sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ thuộc các khoa Hàng hải, Điện – Điện tử, Công trình, Công nghệ thông tin, Đóng tàu và Viện Cơ khí, có đối chứng với nhóm học theo phương pháp truyền thống.

Kết luận

Luận án của tác giả Tạ Quang Đông là công trình nghiên cứu chuyên khảo về việc vận dụng lý thuyết học tập trải nghiệm vào giảng dạy môn Toán ứng dụng cho sinh viên khối Kỹ thuật và Công nghệ tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam. Công trình đã làm sáng tỏ cơ sở lý luận về dạy học trải nghiệm ở bậc đại học, khảo sát toàn diện thực trạng đào tạo tại cơ sở và đề xuất hệ thống 5 biện pháp sư phạm có cơ sở khoa học cùng quy trình thực hiện cụ thể. Kết quả thực nghiệm sư phạm qua 2 vòng đã kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp trong việc nâng cao kết quả học tập và rèn luyện kỹ năng nghề nghiệp cốt lõi cho sinh viên. Luận án cung cấp nguồn tư liệu tham khảo thiết thực cho công tác đổi mới phương pháp giảng dạy toán học tại các trường đại học kỹ thuật hiện nay.