Tổng quan luận án

Công trình "Dạy học định hướng phát triển năng lực sáng tạo kĩ thuật cho sinh viên sư phạm kĩ thuật" của tác giả Nguyễn Thị Mai Lan là luận án tiến sĩ khoa học giáo dục, chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Kĩ thuật công nghiệp (mã số: 9 14 01 11), được hoàn thành tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội năm 2019 dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Đặng Văn Nghĩa và TS. Nguyễn Thanh Tùng.

Tính cấp thiết của đề tài bắt nguồn từ đòi hỏi của cuộc cách mạng khoa học công nghệ và nền kinh tế tri thức đối với nguồn nhân lực có năng lực tư duy sáng tạo. Nghị quyết số 29-NQ/TW của Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đã xác định chủ trương chuyển mạnh quá trình giáo dục từ trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực người học, phát huy tiềm năng sáng tạo của cá nhân. Mục tiêu này được cụ thể hóa trong Chiến lược phát triển giáo dục 2011–2020 phê duyệt bởi Thủ tướng Chính phủ. Đối với khối ngành Sư phạm kĩ thuật — nơi đào tạo giáo viên dạy môn Công nghệ ở trường phổ thông và giáo viên chuyên ngành kĩ thuật tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp — việc phát triển năng lực sáng tạo kĩ thuật (NLSTKT) là mục tiêu trọng tâm để hỗ trợ sinh viên thích ứng với tri thức kĩ thuật biến đổi nhanh chóng. Tuy nhiên, khảo sát thực tiễn cho thấy việc đổi mới phương pháp dạy học tại các trường đại học đào tạo ngành Sư phạm kĩ thuật còn nhiều khó khăn, chưa có chuyển biến rõ rệt; giảng viên áp dụng các kĩ thuật dạy học tích cực nhưng chưa thực sự hướng đến việc hình thành NLSTKT. Khoảng trống nghiên cứu được chỉ ra là trước thời điểm tác giả thực hiện, chưa có công trình nào nghiên cứu sâu và có hệ thống về việc dạy học kĩ thuật định hướng phát triển NLSTKT cho đối tượng sinh viên sư phạm kĩ thuật.

Mục đích nghiên cứu là làm rõ cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học định hướng phát triển NLSTKT; trên cơ sở đó đề xuất các biện pháp dạy học các học phần Kĩ thuật điện tử nhằm phát triển NLSTKT cho sinh viên ngành Sư phạm kĩ thuật, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo kĩ thuật.

Giả thuyết khoa học của luận án khẳng định: Nếu đề xuất và áp dụng một số biện pháp dạy học định hướng phát triển NLSTKT một cách hợp lí trong dạy học các học phần về Kĩ thuật điện tử sẽ góp phần phát triển NLSTKT cho sinh viên ngành Sư phạm kĩ thuật, qua đó nâng cao chất lượng dạy học kĩ thuật.

Nhiệm vụ nghiên cứu bao gồm 5 nội dung:

  1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học định hướng phát triển NLSTKT cho sinh viên.
  2. Điều tra thực trạng dạy học kĩ thuật định hướng phát triển NLSTKT ở một số trường đại học có đào tạo ngành Sư phạm kĩ thuật.
  3. Nghiên cứu quá trình dạy học các học phần về Kĩ thuật điện tử trong chương trình đào tạo giáo viên ngành Sư phạm kĩ thuật.
  4. Nghiên cứu các biện pháp dạy học Kĩ thuật điện tử tác động vào các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển NLSTKT của sinh viên.
  5. Kiểm nghiệm đánh giá tính khả thi, hiệu quả tác động đến sự hình thành và phát triển NLSTKT cho sinh viên của các biện pháp dạy học đã đề xuất.

Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy học các học phần chuyên ngành kĩ thuật trong đào tạo giáo viên ngành Sư phạm kĩ thuật.

Đối tượng nghiên cứu là các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển NLSTKT của sinh viên, cùng các biện pháp tác động đến NLSTKT có thể thực hiện trực tiếp trong quá trình dạy học các học phần chuyên ngành kĩ thuật.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào NLSTKT và quá trình dạy học nhóm học phần Kĩ thuật điện tử cho sinh viên ngành Sư phạm kĩ thuật. Địa bàn khảo sát thực trạng được thực hiện tại một số cơ sở giáo dục đại học (Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật Hưng Yên, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Trường Đại học Quy Nhơn, Trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật Thành phố Hồ Chí Minh) và địa bàn kiểm nghiệm sư phạm được tiến hành tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng thuật hệ thống các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến hai mảng nội dung chính:

Thứ nhất, tổng quan nghiên cứu về sáng tạo và sáng tạo kĩ thuật:

  • Nghiên cứu quốc tế: Nhà toán học Hy Lạp Pappos ở thế kỷ thứ 3 đặt nền móng cho khoa học nghiên cứu tư duy sáng tạo mang tên Heuristics, tiếp nối bởi Descartes, Leibnitz, Bolzano. Sau Thế chiến thứ hai, các mô hình cấu trúc tâm lí của sáng tạo phát triển mạnh mẽ, tiêu biểu là "Mô hình lí thuyết về cấu trúc trí tuệ 120 thành tố" của J.P. Guilford; công trình "Những khám phá về tư duy sáng tạo ở đầu tuổi học" (1963) của E.P. Torrance xem sáng tạo là quá trình gồm mở đầu - diễn biến - kết thúc; mô hình "Lí thuyết thành tố sáng tạo" của T. Amabile; nghiên cứu nhân cách sáng tạo của J. Dacey. Về sáng tạo kĩ thuật, G.S. Altshuller (Liên Xô) xây dựng "Lí thuyết giải bài toán sáng chế" (TRIZ) thay thế phương pháp thử sai. Về đo lường sáng tạo, các công cụ phổ biến gồm Bộ trắc nghiệm tư duy sáng tạo Torrance (TTCT) và Bộ trắc nghiệm TSD-Z của Klaus K. Urban.
  • Nghiên cứu tại Việt Nam: Vấn đề lí luận sáng tạo được phân tích trong các công trình tâm lí học của Đức Uy (1999) với "Tâm lí học sáng tạo" và Phạm Thành Nghị (2012) với "Tâm lí học sáng tạo". Về biểu hiện tư duy sáng tạo có luận án của Đặng Thị Vân (2011) nghiên cứu trên sinh viên Đại học Nông nghiệp Hà Nội và Bùi Tuấn Anh (2012) trên học viên sĩ quan quân đội. Về trắc nghiệm sáng tạo có nghiên cứu ứng dụng bộ TSD-Z của Nguyễn Huy Tú (2007) và đề tài nghiên cứu chỉ số sáng tạo của Nguyễn Công Khanh. Về sáng tạo kĩ thuật có bộ sách 10 cuốn "Sáng tạo và đổi mới" của Phan Dũng (2010), cùng các nghiên cứu khái niệm của Nguyễn Trọng Khanh (2011) và Ngô Văn Hoan (2013).

Thứ hai, tổng quan về dạy học định hướng phát triển năng lực sáng tạo và sáng tạo kĩ thuật:

  • Nghiên cứu quốc tế: Đề cập đến phương pháp tập kích não (brainstorming) của A. Osborn, sáu chiếc mũ tư duy của Edward de Bono, dạy học nêu vấn đề nhằm rèn luyện tư duy sáng tạo của I. Ôkon, cùng xu hướng đưa các khóa học kĩ năng sáng tạo kĩ thuật vào chương trình đào tạo thế kỉ XXI.
  • Nghiên cứu tại Việt Nam: Trần Việt Dũng (2015) nghiên cứu nâng cao năng lực sáng tạo của sinh viên Đại học Hàng hải Việt Nam dưới góc độ triết học. Trong lí luận dạy học, nhiều tác giả nghiên cứu bồi dưỡng năng lực sáng tạo qua môn học cụ thể như môn Toán của Nguyễn Quang Hòe (2011), môn Vật lí 8 của Ngô Thị Bích Thảo (2003), tài liệu dạy học phát triển năng lực sáng tạo phổ thông của Trần Thị Bích Liễu (2013, 2016, 2017), môn Hóa học cho sinh viên cao đẳng sư phạm của Nguyễn Thị Hồng Gấm (2012), và môn Hóa hữu cơ cho sinh viên đại học kĩ thuật của Đinh Thị Hồng Minh (2013).

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết: Phần lớn các nghiên cứu trong nước trước đây chỉ tập trung vào các môn khoa học cơ bản (Toán, Vật lí, Hóa học) hoặc dừng lại ở cấp học phổ thông. Lĩnh vực giáo dục kĩ thuật chưa có công trình nghiên cứu hệ thống về việc hình thành và phát triển NLSTKT cho sinh viên ngành Sư phạm kĩ thuật. Luận án đặt vị trí nghiên cứu vào việc cụ thể hóa lí luận dạy học phát triển năng lực sáng tạo vào nội dung giảng dạy kĩ thuật công nghiệp, lấy các học phần Kĩ thuật điện tử làm môi trường thực nghiệm sư phạm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án vận dụng các khái niệm cơ bản và khung phân tích chuyên ngành:

  • Kĩ thuật: Tiếp cận theo nghĩa rộng của Từ điển Bách khoa Việt Nam (quyển 2), kĩ thuật bao hàm các phương tiện, máy móc và các phương pháp, cách thức tiến hành hoạt động của con người.
  • Sáng tạo: Thuộc tính của những quá trình tạo ra cái mới hoặc cách giải quyết mới, có giá trị mà không bị phụ thuộc vào cái đã có.
  • Năng lực: Thuộc tính tâm lí và sinh lí của cá nhân, cho phép vận dụng kiến thức, kĩ năng và thái độ để thực hiện thành công các hoạt động, nhiệm vụ xác định trong những tình huống, bối cảnh nhất định.
  • Năng lực sáng tạo kĩ thuật: Năng lực sáng tạo được diễn ra trong lĩnh vực hoạt động kĩ thuật và môi trường kĩ thuật.
  • Cơ sở triết học và các quy luật phát triển hệ kĩ thuật (theo lí thuyết TRIZ của Altshuller): Luận án vận dụng 4 quy luật phát triển hệ kĩ thuật để định hướng sinh viên giải quyết bài toán sáng tạo: Quy luật về tính đầy đủ của hệ kĩ thuật; Quy luật về tính lí tưởng của hệ kĩ thuật; Quy luật chuyển sự phát triển lên hệ trên; Quy luật về tăng tính điều khiển của hệ kĩ thuật.
  • Cấu trúc NLSTKT: Được xây dựng dựa trên hoạt động tạo ra sản phẩm kĩ thuật mới, bao gồm 4 năng lực thành phần với 13 chỉ số hành vi:
STT Năng lực thành phần Kí hiệu Mô tả hành vi
1 Hình thành ý tưởng mới [TP.a1] Tìm ra các vấn đề kĩ thuật mới cần giải quyết khi thực hiện hoạt động kĩ thuật và xác định vấn đề ưu tiên
[TP.a2] Phát biểu các ý tưởng mới giải quyết vấn đề mới phát sinh khi thực hiện hoạt động kĩ thuật
[TP.a3] Lựa chọn một ý tưởng mới, có giá trị để giải quyết vấn đề khi thực hiện hoạt động kĩ thuật
2 Đề xuất và lựa chọn giải pháp kĩ thuật phù hợp [TP.b1] Phân tích các yêu cầu đặt ra đối với các giải pháp kĩ thuật để thực hiện ý tưởng mới
[TP.b2] Đề xuất nhiều giải pháp kĩ thuật mới giải quyết các vấn đề, đáp ứng yêu cầu đặt ra
[TP.b3] Phân tích ưu, nhược điểm, điều kiện thực hiện của từng giải pháp; lựa chọn giải pháp tối ưu có tính mới, hiệu quả
3 Thực hiện giải pháp kĩ thuật [TP.c1] Xây dựng bản thiết kế tổng thể, cụ thể hóa giải pháp (chi tiết, thông số, mối quan hệ, quy trình hoạt động)
[TP.c2] Lập kế hoạch thực hiện giải pháp kĩ thuật (phân chia giai đoạn, nội dung, yêu cầu, thời gian, nhân lực, vật lực)
[TP.c3] Chế tạo thử nghiệm phiên bản hoạt động được dựa trên bản thiết kế tổng thể
[TP.c4] Phân tích hoạt động, tìm lỗi kĩ thuật, xác định nguyên nhân và biện pháp khắc phục lỗi để hoàn thiện giải pháp
4 Đánh giá sáng tạo kĩ thuật [TP.d1] Đánh giá tính mới và giá trị của ý tưởng/giải pháp/quy trình bằng cách so sánh với sản phẩm tiền thân
[TP.d2] Đánh giá những vấn đề kĩ thuật mới còn tồn tại chưa khắc phục triệt để nhằm xác định phạm vi áp dụng
[TP.d3] Đánh giá hiệu quả sản phẩm (sử dụng, thời gian sản xuất, chi phí) và ảnh hưởng đối với con người, xã hội
  • Thang mức độ phát triển NLSTKT: Luận án kết hợp quan điểm phân chia của D.W. Taylor để xác lập 5 mức độ phát triển năng lực sáng tạo của sinh viên trong học tập:
    • Mức 1 (Mức độ có thể hiện): Dùng ý tưởng, cách thức có sẵn do giảng viên gợi ý để tìm ra kiến thức và giải pháp mới đối với bản thân.
    • Mức 2 (Mức độ phát triển trung bình): Lựa chọn một ý tưởng và cách thức phù hợp từ các gợi ý của giảng viên để giải quyết nhiệm vụ.
    • Mức 3 (Mức độ phát triển khá): Cải tiến ý tưởng, bổ sung kiến thức mới, cải tiến cách thức giải quyết vấn đề mang lại hiệu quả tốt hơn trong hoàn cảnh cụ thể.
    • Mức 4 (Mức độ phát triển tốt): Tự đưa ra ý tưởng và giải pháp mới có nhiều điểm khác biệt so với giảng viên hoặc bạn học.
    • Mức 5 (Mức độ làm chủ): Tự phát hiện và giải quyết vấn đề kĩ thuật mới chưa từng được đề cập trong quá trình dạy học, đạt giá trị xã hội.

Phân biệt NLSTKT của sinh viên và nhà sáng chế được luận án xác định theo bảng sau:

Tiêu chí Đối tượng sinh viên Đối tượng nhà sáng chế
Tính mới và tính giá trị Tạo ra sản phẩm có tính mới mẻ đối với sinh viên; chưa có ý nghĩa với xã hội nhưng có ý nghĩa với cá nhân Tạo ra sản phẩm có tính mới mẻ với nhân loại; có giá trị và ý nghĩa xã hội
Hoạt động phát triển Chủ yếu thông qua hoạt động học tập Hoạt động lao động sản xuất

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

  • Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Phân tích, tổng hợp, khái quát hóa tài liệu tâm lí học sáng tạo, lí luận dạy học kĩ thuật trong và ngoài nước.
  • Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
    • Điều tra bằng phiếu hỏi và phỏng vấn: Khảo sát thực trạng dạy học tại các trường đại học đào tạo Sư phạm kĩ thuật.
    • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm có đối chứng tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.
    • Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến các chuyên gia giáo dục kĩ thuật và giảng viên Kĩ thuật điện tử về tính cấp thiết, tính khả thi của các biện pháp và quy trình đề xuất.
  • Phương pháp thống kê toán học: Xử lí dữ liệu điều tra thực trạng và kết quả kiểm nghiệm sư phạm (tính điểm trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn, kiểm định sai khác, lập bảng phân phối tần suất và vẽ đồ thị tần suất tích lũy).

Nguồn tư liệu và dữ liệu: Chương trình đào tạo ngành Sư phạm kĩ thuật; phiếu khảo sát giảng viên và sinh viên; hồ sơ thực nghiệm (kế hoạch bài giảng, phiếu quan sát hoạt động của sinh viên, bài kiểm tra lớp thực nghiệm và lớp đối chứng); phiếu xin ý kiến chuyên gia.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học định hướng phát triển năng lực sáng tạo kĩ thuật

Chương này trình bày hệ thống lí luận về sáng tạo, tư duy kĩ thuật, bản chất của dạy học phát triển NLSTKT, đồng thời công bố kết quả khảo sát thực trạng giáo dục kĩ thuật:

  • Cơ sở lí luận: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành NLSTKT bao gồm: cơ sở triết học (các quy luật phát triển hệ kĩ thuật); hoạt động của chủ thể (lao động sản xuất, đời sống hàng ngày, học tập và nghiên cứu); yếu tố tâm lí (vượt qua tính ì tâm lí, rào cản trí óc, rào cản cảm xúc, rào cản văn hóa - xã hội; phát huy động cơ nội tại); cơ sở xã hội học (ảnh hưởng từ bạn học, tính cách giảng viên và cơ sở vật chất phòng thí nghiệm/xưởng thực hành). Xác lập 3 nguyên tắc dạy học cốt lõi: (1) Người học là chủ thể tự kiến tạo tri thức; (2) Tập trung vào một số thành phần năng lực cốt lõi; (3) Nhiệm vụ học tập gắn với giải quyết vấn đề kĩ thuật trong thực tiễn.
  • Đánh giá NLSTKT: Xây dựng công cụ đánh giá dựa trên sản phẩm học tập (tiêu chí Torrance, mô hình CPAM, so sánh sản phẩm tiền thân) và đánh giá quá trình tư duy (khả năng đa dạng hóa giải pháp, tính linh hoạt khi thiếu nguồn lực vật tư, năng lực mô hình hóa bài toán thực tiễn).
  • Khảo sát thực trạng: Tiến hành khảo sát tại các trường đại học đào tạo ngành Sư phạm kĩ thuật. Kết quả tổng hợp cho thấy: các nhiệm vụ học tập hiện hành chủ yếu là bài tập tính toán củng cố lí thuyết, bài thực hành theo quy trình mẫu có sẵn; giảng viên ít sử dụng bài toán mở hoặc dạy học dự án; sinh viên thụ động làm theo chỉ dẫn, thiếu kĩ năng phát hiện vấn đề và đề xuất giải pháp kĩ thuật mới. Thực trạng này khẳng định sự cần thiết phải đổi mới phương pháp giảng dạy.

Chương 2: Dạy học Kĩ thuật điện tử cho sinh viên sư phạm kĩ thuật định hướng phát triển năng lực sáng tạo kĩ thuật

Chương 2 là chương trọng tâm về mặt giải pháp sư phạm, đi sâu vào cấu trúc nội dung môn học Kĩ thuật điện tử và đề xuất 03 biện pháp dạy học cụ thể:

  • Đặc điểm môn học: Phân tích chương trình, vị trí các học phần Kĩ thuật điện tử trong khối kiến thức cơ sở ngành Sư phạm kĩ thuật; xác định các biểu hiện sáng tạo đặc trưng của sinh viên trong tiếp thu mạch điện tử, phân tích sơ đồ nguyên lí và thiết kế mạch chức năng.
  • Biện pháp 1: Xây dựng và sử dụng các bài toán thiết kế kĩ thuật (TKKT) gắn với giải quyết các vấn đề trong thực tiễn. Tác giả thiết lập quy trình xây dựng bài toán TKKT và quy trình tổ chức cho sinh viên giải quyết bài toán. Nội dung bài toán được thiết kế gắn với các tình huống kĩ thuật thực tế như: mạch điều khiển máy bán hàng tự động; sơ đồ điều khiển đoàn tàu ra khỏi ga (nhà ga 6 đường đỗ); bộ đếm sản phẩm trong dây chuyền đóng gói tự động; mạch tự động bật/tắt 04 đèn điện theo các mức cường độ ánh sáng ngoài trời.
  • Biện pháp 2: Thiết kế và thực hiện các dự án tạo ra các sản phẩm cụ thể có tính sáng tạo. Biện pháp này xác định quy trình chuẩn bị, lập kế hoạch và quy trình tổ chức thực hiện dạy học dự án (DHDA) trong học phần Thực hành Kĩ thuật điện tử. Hai dự án điển hình được xây dựng chi tiết là: dự án "Chế tạo robot dò đường tự động" và dự án "Lắp ráp mạch đếm sản phẩm trong dây chuyền đóng gói sản phẩm tự động hiển thị trên 2 LED 7 thanh". Sinh viên làm việc nhóm từ khâu chọn linh kiện, lập trình/thiết kế mạch in, gia công mạch thực tế đến thử nghiệm và sửa lỗi kĩ thuật.
  • Biện pháp 3: Khuyến khích sinh viên phát hiện và giải quyết vấn đề sáng tạo trên cơ sở đặt người học vào vai trò nhà sáng chế. Biện pháp xây dựng cấu trúc dạy học giải quyết vấn đề sáng tạo dựa trên việc phát hiện mâu thuẫn kĩ thuật trong các sơ đồ mạch có sẵn. Các tình huống nghiên cứu bao gồm: chuyển tiếp từ mạch chỉnh lưu nửa chu kì sang hai nửa chu kì; phân tích sơ đồ tổng quát mạch tạo dao động điều hòa; thiết kế và hoàn thiện mạch dao động cầu Wien 1KHz có mạch ổn định biên độ bằng diode.
  • Thiết kế tiến trình sư phạm: Xây dựng quy trình chung tổ chức dạy học Kĩ thuật điện tử phát triển NLSTKT gồm các giai đoạn xác định vấn đề, đề xuất giải pháp, hiện thực hóa thiết kế và đánh giá; biên soạn hệ thống giáo án thực nghiệm minh họa chi tiết.

Chương 3: Kiểm nghiệm và đánh giá

Chương này trình bày việc đánh giá độ tin cậy, tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp sư phạm thông qua thực nghiệm sư phạm và phương pháp chuyên gia:

  • Thực nghiệm sư phạm: Được tiến hành tại khoa Sư phạm Kĩ thuật - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Tác giả chọn các cặp lớp có trình độ tương đương, chia thành lớp thực nghiệm (TN) và lớp đối chứng (ĐC) để thực nghiệm Biện pháp 1 (giáo án số 1) và Biện pháp 3 (giáo án số 3). Tiến trình kiểm nghiệm kết hợp theo dõi biểu hiện sáng tạo thông qua bảng quan sát trong giờ học và đánh giá kết quả bài kiểm tra sau thực nghiệm.
  • Xử lí thống kê kết quả thực nghiệm: Điểm số bài kiểm tra của các nhóm TN và ĐC được tổng hợp, phân tích qua các tham số thống kê đặc trưng (điểm trung bình cộng $\bar{X}$, phương sai $S^2$, độ lệch chuẩn $S$). Biểu đồ phân phối tần suất và đồ thị tần suất tích lũy cho thấy đường cong phân bố điểm số của lớp TN luôn lệch về phía điểm cao hơn so với lớp ĐC. Tỉ lệ sinh viên lớp TN đạt mức điểm khá, giỏi cao hơn, trong khi tỉ lệ điểm trung bình và yếu giảm rõ rệt. Kết quả quan sát hoạt động học tập cũng phản ánh sinh viên nhóm TN chủ động hơn trong phát biểu ý tưởng, tự sửa lỗi mạch điện tử và đề xuất các giải pháp thay thế linh kiện linh hoạt.
  • Đánh giá bằng phương pháp chuyên gia: Tác giả tiến hành xin ý kiến của đội ngũ chuyên gia gồm giảng viên Kĩ thuật điện tử, nhà nghiên cứu giáo dục kĩ thuật tại các trường đại học (ĐH Sư phạm Hà Nội, ĐH Sư phạm Kĩ thuật Hưng Yên, ĐH Công nghiệp Hà Nội, ĐH Quy Nhơn, ĐH Sư phạm Kĩ thuật TP.HCM...). Thống kê đánh giá chuyên gia tập trung vào 3 nội dung: tính cấp thiết của việc phát triển NLSTKT; mức độ phù hợp và tính khả thi của 03 biện pháp dạy học; tính khả thi của quy trình chung tổ chức dạy học cùng khả năng mở rộng sang các môn học kĩ thuật khác. Đa số chuyên gia đồng thuận và đánh giá cao tính khoa học, tính ứng dụng thực tiễn của quy trình và các biện pháp đã đề xuất.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án tự xác định các đóng góp mới về lí luận và thực tiễn:

Đóng góp về mặt lí luận:

  • Hệ thống hóa và đề xuất quan niệm khoa học về dạy học định hướng phát triển NLSTKT cho sinh viên ngành Sư phạm kĩ thuật; làm sáng tỏ bản chất của quá trình dạy học này là tổ chức các hoạt động giải quyết vấn đề kĩ thuật nhằm nâng cao mức độ hoàn thiện các thành tố năng lực sáng tạo của người học.
  • Xây dựng mô hình cấu trúc NLSTKT gồm 4 năng lực thành phần với 13 tiêu chí hành vi cụ thể (Hình thành ý tưởng mới; Đề xuất và lựa chọn giải pháp kĩ thuật phù hợp; Thực hiện giải pháp kĩ thuật; Đánh giá sáng tạo kĩ thuật).
  • Xác lập thang 5 mức độ phát triển NLSTKT của sinh viên trong quá trình học tập (từ mức có thể hiện, trung bình, khá, tốt, đến mức làm chủ), phân định ranh giới giữa sáng tạo trong học tập của sinh viên với sáng tạo của nhà sáng chế.
  • Xác định hệ thống 3 nguyên tắc dạy học cốt lõi và các phương thức đánh giá kết hợp giữa đánh giá sản phẩm học tập và đánh giá tiến trình tư duy giải quyết vấn đề.

Đóng góp về mặt thực tiễn:

  • Phân tích thực trạng dạy học kĩ thuật tại các trường đại học sư phạm kĩ thuật, chỉ rõ tiềm năng và cơ hội phát triển NLSTKT cho sinh viên thông qua nhóm học phần Kĩ thuật điện tử.
  • Đề xuất và vận dụng thành công 03 biện pháp dạy học sư phạm: (1) Xây dựng và sử dụng các bài toán thiết kế kĩ thuật gắn với thực tiễn; (2) Thiết kế và thực hiện các dự án học tập tạo ra sản phẩm cụ thể có tính sáng tạo; (3) Khuyến khích sinh viên phát hiện và giải quyết vấn đề sáng tạo trên cơ sở đặt người học vào vai trò nhà sáng chế.
  • Xây dựng quy trình chung tổ chức dạy học Kĩ thuật điện tử định hướng phát triển NLSTKT, kèm theo hệ thống bài toán kĩ thuật, dự án học tập mẫu (robot dò đường, mạch đếm sản phẩm) và các giáo án minh họa.
  • Chứng minh tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp thông qua số liệu thực nghiệm sư phạm và kết quả khảo sát chuyên gia, khẳng định khả năng chuyển giao áp dụng cho nhiều môn học kĩ thuật khác nhau.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất từ luận án:

  • Đối với các cơ sở đào tạo giáo viên kĩ thuật: Cần điều chỉnh chương trình và kế hoạch giảng dạy theo hướng giảm tải giờ thuyết trình lí thuyết thuần túy, tăng thời lượng giao bài tập thiết kế kĩ thuật mở và dạy học theo dự án; tạo điều kiện mở cửa phòng thí nghiệm/xưởng thực hành ngoài giờ học để sinh viên nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm.
  • Đối với giảng viên: Cần đổi mới phương pháp giảng dạy, tích cực chuyển đổi vai trò từ người truyền thụ sang người hướng dẫn, tổ chức; chú trọng bồi dưỡng động cơ sáng tạo nội tại, giảm áp lực đánh giá điểm số thuần túy bằng cách tăng cường đánh giá quá trình và đánh giá sản phẩm sáng tạo.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về hạn chế:

  • Phạm vi triển khai thực nghiệm sư phạm của luận án mới chỉ được thực hiện trên nhóm học phần Kĩ thuật điện tử tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội; chưa có điều kiện mở rộng thực nghiệm đồng thời tại nhiều trường đại học đào tạo Sư phạm kĩ thuật trên cả nước.
  • Nghiên cứu chỉ đánh giá sự phát triển NLSTKT trong phạm vi thời lượng môn học tại nhà trường đại học, chưa có điều kiện khảo sát theo dõi tác động lâu dài đến năng lực nghề nghiệp thực tế của sinh viên sau khi tốt nghiệp đi dạy tại các trường phổ thông hoặc cơ sở giáo dục nghề nghiệp.

Về hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng việc vận dụng quy trình dạy học và các biện pháp sư phạm sang các môn học kĩ thuật công nghiệp khác như Cơ kĩ thuật, Kĩ thuật nhiệt, Điều khiển tự động, Công nghệ thông tin kĩ thuật.
  • Mở rộng phạm vi và quy mô thực nghiệm sư phạm tại các trường đại học sư phạm kĩ thuật, trường đại học công nghiệp và cao đẳng nghề khác nhau nhằm kiểm chứng tính tương thích của mô hình với đa dạng đối tượng người học.
  • Nghiên cứu xây dựng phần mềm hoặc nền tảng học tập trực tuyến hỗ trợ ngân hàng bài toán thiết kế kĩ thuật mở và công cụ tự đánh giá NLSTKT cho sinh viên.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn đối với nhiều đối tượng trong giáo dục kĩ thuật:

  • Giảng viên giảng dạy các học phần Kĩ thuật điện tử và Kĩ thuật công nghiệp: Có thể khai thác trực tiếp 03 biện pháp sư phạm, quy trình tổ chức dạy học dự án, quy trình xây dựng bài toán thiết kế kĩ thuật, cùng hệ thống sơ đồ mạch và giáo án minh họa (robot dò đường, mạch đếm sản phẩm, mạch ổn định dao động).
  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học: Tham khảo khung lí thuyết về cấu trúc năng lực (4 thành phần, 13 chỉ số hành vi), thang đo 5 mức độ phát triển năng lực sáng tạo trong học tập, cũng như phương pháp thiết kế nghiên cứu kết hợp giữa khảo sát thực trạng, thực nghiệm sư phạm đối chứng và lấy ý kiến chuyên gia.
  • Cán bộ quản lí đào tạo và phát triển chương trình: Vận dụng cơ sở lí luận và các nguyên tắc dạy học của luận án để thiết kế chuẩn đầu ra, cấu trúc lại chương trình đào tạo giáo viên môn Công nghệ và giáo viên kĩ thuật nghề nghiệp theo định hướng phát triển năng lực người học đáp ứng yêu cầu của Nghị quyết 29-NQ/TW.

Câu hỏi thường gặp

1. Cấu trúc năng lực sáng tạo kĩ thuật của sinh viên được tác giả xác định gồm những thành phần nào?

Luận án xác định NLSTKT gồm 4 năng lực thành phần với 13 chỉ số hành vi:

  • Năng lực hình thành ý tưởng mới: gồm tìm vấn đề kĩ thuật mới cần giải quyết ([TP.a1]), phát biểu ý tưởng mới ([TP.a2]), và lựa chọn ý tưởng mới có giá trị ([TP.a3]).
  • Năng lực đề xuất và lựa chọn giải pháp kĩ thuật phù hợp: gồm phân tích yêu cầu đối với giải pháp ([TP.b1]), đề xuất nhiều giải pháp kĩ thuật ([TP.b2]), và phân tích ưu nhược điểm để chọn giải pháp tối ưu ([TP.b3]).
  • Năng lực thực hiện giải pháp kĩ thuật: gồm xây dựng bản thiết kế tổng thể ([TP.c1]), lập kế hoạch thực hiện ([TP.c2]), chế tạo thử nghiệm mô hình hoạt động ([TP.c3]), và phân tích tìm lỗi, khắc phục lỗi kĩ thuật ([TP.c4]).
  • Năng lực đánh giá sáng tạo kĩ thuật: gồm đánh giá tính mới/giá trị so với sản phẩm tiền thân ([TP.d1]), đánh giá vấn đề tồn tại chưa khắc phục ([TP.d2]), và đánh giá hiệu quả kinh tế - kĩ thuật cùng tác động xã hội ([TP.d3]).

2. Điểm khác biệt căn bản giữa NLSTKT của sinh viên và nhà sáng chế được tác giả phân định như thế nào?

Dựa trên Bảng 1.2 của luận án, sự khác biệt được thể hiện ở hai tiêu chí:

  • Về tính mới và giá trị: Sinh viên tạo ra sản phẩm có tính mới mẻ đối với bản thân, chưa có ý nghĩa đối với xã hội nhưng có ý nghĩa trực tiếp đối với sự phát triển cá nhân; trong khi nhà sáng chế tạo ra sản phẩm có tính mới mẻ với toàn nhân loại, mang lại giá trị và ý nghĩa cho xã hội.
  • Về môi trường hoạt động: NLSTKT của sinh viên được hình thành và phát triển chủ yếu thông qua hoạt động học tập và nghiên cứu; còn của nhà sáng chế diễn ra trong hoạt động lao động sản xuất.

3. Ba biện pháp dạy học Kĩ thuật điện tử được luận án đề xuất là gì và có ví dụ minh họa nào?

Ba biện pháp gồm:

  • Biện pháp 1: Xây dựng và sử dụng các bài toán thiết kế kĩ thuật gắn với giải quyết vấn đề thực tiễn (ví dụ: thiết kế mạch điều khiển máy bán hàng tự động, mạch điều khiển đoàn tàu ở nhà ga 6 đường đỗ, mạch đếm sản phẩm trong đóng gói, mạch tự động bật/tắt đèn theo cường độ ánh sáng ngoài trời).
  • Biện pháp 2: Thiết kế và thực hiện các dự án tạo ra các sản phẩm cụ thể có tính sáng tạo (ví dụ: dự án "Chế tạo robot dò đường tự động", dự án "Lắp ráp mạch đếm sản phẩm trong dây chuyền đóng gói tự động hiển thị trên 2 LED 7 thanh").
  • Biện pháp 3: Khuyến khích sinh viên phát hiện và giải quyết vấn đề sáng tạo trên cơ sở đặt người học vào vai trò nhà sáng chế (ví dụ: giải quyết mâu thuẫn kĩ thuật trong mạch chỉnh lưu, mạch dao động điều hòa cầu Wien 1KHz ổn định bằng diode).

4. Những quy luật phát triển hệ kĩ thuật nào của lí thuyết TRIZ được tác giả vận dụng trong dạy học Kĩ thuật điện tử?

Luận án vận dụng 4 quy luật phát triển hệ kĩ thuật của Altshuller:

  • Quy luật về tính đầy đủ của hệ kĩ thuật: Định hướng sinh viên bổ sung các bộ phận còn thiếu để hệ thống trở nên tự lập.
  • Quy luật về tính lí tưởng của hệ kĩ thuật: Định hướng tìm giải pháp tăng hiệu suất, giảm tiêu hao năng lượng, giảm giá thành chế tạo.
  • Quy luật chuyển sự phát triển lên hệ trên: Định hướng sinh viên chuyển mức độ nghiên cứu lên hệ thống cấp trên khi hệ thống hiện tại đã cạn kiệt khả năng cải tiến.
  • Quy luật về tăng tính điều khiển của hệ kĩ thuật: Định hướng cải tiến mạch điện tử từ điều khiển cơ học hoặc bán tự động sang tự động hóa và tự điều khiển hoàn toàn.

5. Kết quả kiểm nghiệm sư phạm trong Chương 3 đã khẳng định điều gì về hiệu quả của các biện pháp?

Kết quả thực nghiệm sư phạm trên các lớp TN và ĐC tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội khẳng định: điểm trung bình kiểm tra của lớp TN cao hơn lớp ĐC một cách có ý nghĩa thống kê; đường phân phối tần suất và tần suất tích lũy của lớp TN lệch hẳn về phía thang điểm khá, giỏi; bảng quan sát ghi nhận sinh viên lớp TN thể hiện mức độ tích cực cao hơn trong phát biểu ý tưởng mới, tự tìm và khắc phục lỗi mạch điện tử. Đồng thời, kết quả khảo sát phương pháp chuyên gia khẳng định 03 biện pháp và quy trình chung có tính cấp thiết, tính khả thi và có thể áp dụng rộng rãi trong giảng dạy kĩ thuật.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Thị Mai Lan đã giải quyết một vấn đề cấp thiết của giáo dục kĩ thuật đại học trong bối cảnh đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo theo Nghị quyết số 29-NQ/TW. Công trình đã xác lập hệ thống cơ sở lí luận rõ ràng về năng lực sáng tạo kĩ thuật, bao gồm cấu trúc 4 năng lực thành phần với 13 tiêu chí hành vi, thang 5 mức độ phát triển năng lực học tập và các nguyên tắc sư phạm cốt lõi. Việc đề xuất 03 biện pháp dạy học thực tế gắn với nhóm học phần Kĩ thuật điện tử cùng quy trình tổ chức dạy học đã được chứng minh tính khả thi và hiệu quả thông qua thực nghiệm sư phạm và đánh giá chuyên gia. Đây là tài liệu khoa học có giá trị ứng dụng thiết thực cho giảng viên, cán bộ quản lí chương trình và các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực lí luận và phương pháp dạy học bộ môn kĩ thuật.