Luận án tiến sĩ phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành sư phạm hóa học theo tiếp cận cdio

Luận án tiến sĩ nghiên cứu phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên sư phạm theo tiếp cận CDIO, nâng cao chất lượng đào tạo.

• Tác giả: Lê Thị Thu Hiệp
• Người hướng dẫn: PGS. Cao Cự Giác
• Trường học: Trường Đại học Vinh
• Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học
• Đề tài: Phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Nghệ An

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• BẢNG GHI CHÚ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• Lí do chọn đề tài
• Khách thể và đối tượng nghiên cứu
• Phạm vi nghiên cứu
• Giả thuyết khoa học
• Phương pháp nghiên cứu
• Điểm mới của luận án
• Cấu trúc của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM HOÁ HỌC CHO SINH VIÊN NGÀNH SƯ PHẠM HÓA HỌC THEO TIẾP CẬN CDIO
• 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu
• 1.1.1. Những kết quả nghiên cứu trên thế giới
• 1.1.2. Những kết quả nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.2. Năng lực và phát triển năng lực
• 1.2.1. Khái niệm năng lực
• 1.2.2. Cấu trúc năng lực
• 1.2.3. Phát triển năng lực
• 1.3. Dạy học tiếp cận CDIO
• 1.3.1. Giới thiệu CDIO
• 1.3.2. Các tiêu chuẩn của CDIO
• 1.3.3. Lợi ích dạy học tiếp cận CDIO
• 1.4. Năng lực thực hành thí nghiệm hoá học theo tiếp cận CDIO
• 1.5. Một số phương pháp dạy học tích cực đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực thực hành thí nghiệm
• 1.5.1. Dạy học giải quyết vấn đề
• 1.5.2. Dạy học theo trạm
• 1.5.3. Dạy học vi mô
• 1.5.4. Phương pháp đóng vai
• 1.6. Điều tra thực trạng các năng lực thực hành thí nghiệm Hóa học hiện nay của sinh viên ngành Sư phạm Hóa học
• 1.6.1. Nội dung và đối tượng điều tra
• 1.6.2. Địa bàn điều tra
• 1.6.3. Phương pháp điều tra
• 1.6.4. Phương pháp xử lý số liệu
• 1.6.5. Kết quả điều tra và thảo luận
• 1.7. Tiểu kết Chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM HOÁ HỌC CHO SINH VIÊN NGÀNH SƯ PHẠM HOÁ HỌC THEO TIẾP CẬN CDIO
• 2.1. Phân tích vị trí, tầm quan trọng và nội dung thực hành thí nghiệm trong chương trình đào tạo ở các trường đại học có đào tạo sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO
• 2.2. Xây dựng khung năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO
• 2.2.1. Cơ sở khoa học của việc xây dựng khung năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO
• 2.2.2. Nguyên tắc xây dựng
• 2.2.3. Quy trình xây dựng
• 2.2.4. Cấu trúc khung năng lực thực hành thí nghiệm hóa học theo tiếp cận CDIO
• 2.3. Một số biện pháp phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO
• 2.3.1. Biện pháp 1: Quy hoạch không gian phòng thí nghiệm hóa học theo hướng trải nghiệm CDIO
• 2.3.2. Biện pháp 2: Xây dựng quy trình hướng dẫn thực hành thí nghiệm hóa học và bộ tiêu chuẩn đánh giá các bài thực hành thí nghiệm cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO
• 2.3.3. Biện pháp 3: Sử dụng phương pháp dạy học vi mô kết hợp với phương pháp đóng vai nhằm phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO
• 2.4. Tiểu kết Chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
• 3.1.1. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Nội dung, phương pháp, địa bàn, đối tượng và thu thập xử lí số liệu thực nghiệm sư phạm
• 3.2.1. Nội dung thực nghiệm sư phạm
• 3.2.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.2.3. Địa bàn thực nghiệm sư phạm
• 3.2.4. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
• 3.2.5. Thu thập dữ liệu thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Tiến trình thực nghiệm
• 3.3.1. Thực nghiệm thăm dò
• 3.3.2. Thực nghiệm đánh giá
• 3.4. Kết quả thực nghiệm và bàn luận
• 3.5. Tiểu kết Chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Năng lực thực hành và thí nghiệm hóa học

Năng lực thực hành và thí nghiệm hóa học là hai yếu tố cốt lõi trong việc đào tạo sinh viên sư phạm. Năng lực này không chỉ bao gồm kỹ năng thực hiện các thí nghiệm mà còn liên quan đến khả năng phân tích, đánh giá và ứng dụng kiến thức vào thực tiễn. Theo tiếp cận CDIO, việc phát triển năng lực thực hành được xem là một phần không thể thiếu trong chương trình đào tạo, giúp sinh viên không chỉ nắm vững lý thuyết mà còn có thể áp dụng vào các tình huống thực tế. Các phương pháp giảng dạy như học tập trải nghiệm và kỹ thuật thí nghiệm được nhấn mạnh để nâng cao hiệu quả đào tạo.

1.1. Khái niệm năng lực thực hành

Năng lực thực hành được định nghĩa là khả năng thực hiện các nhiệm vụ cụ thể trong môi trường thực tế, bao gồm cả kỹ năng thao tác và tư duy phản biện. Trong bối cảnh giáo dục hóa học, năng lực này đòi hỏi sinh viên phải có khả năng thiết kế, thực hiện và đánh giá các thí nghiệm một cách chính xác và an toàn. Tiếp cận CDIO giúp sinh viên phát triển năng lực này thông qua việc tích hợp các giai đoạn Conceive, Design, Implement, Operate vào quá trình học tập.

1.2. Vai trò của thí nghiệm hóa học

Thí nghiệm hóa học đóng vai trò quan trọng trong việc củng cố kiến thức lý thuyết và phát triển kỹ năng thực hành cho sinh viên. Thông qua các thí nghiệm, sinh viên có thể hiểu sâu hơn về các hiện tượng hóa học, đồng thời rèn luyện khả năng quan sát, phân tích và giải quyết vấn đề. Tiếp cận CDIO khuyến khích việc thiết kế các thí nghiệm gắn liền với thực tiễn, giúp sinh viên phát triển năng lực nghề nghiệp một cách toàn diện.

II. Tiếp cận CDIO trong giáo dục hóa học

Tiếp cận CDIO là một phương pháp giáo dục hiện đại, tập trung vào việc phát triển năng lực toàn diện cho sinh viên thông qua các giai đoạn Conceive, Design, Implement, Operate. Trong giáo dục hóa học, tiếp cận này giúp sinh viên không chỉ nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn có khả năng áp dụng vào thực tiễn thông qua các thí nghiệm hóa học và học tập trải nghiệm. Các phương pháp giảng dạy như dạy học vi mô và đóng vai được sử dụng để nâng cao hiệu quả đào tạo.

2.1. Giới thiệu về CDIO

CDIO là viết tắt của Conceive, Design, Implement, Operate, một phương pháp giáo dục được phát triển bởi các trường đại học hàng đầu thế giới. Phương pháp này nhấn mạnh việc tích hợp kiến thức lý thuyết với thực hành, giúp sinh viên phát triển năng lực nghề nghiệp một cách toàn diện. Trong giáo dục hóa học, CDIO được áp dụng để thiết kế các chương trình đào tạo gắn liền với thực tiễn, giúp sinh viên có thể áp dụng kiến thức vào các tình huống thực tế.

2.2. Lợi ích của CDIO trong giáo dục hóa học

Tiếp cận CDIO mang lại nhiều lợi ích trong giáo dục hóa học, đặc biệt là trong việc phát triển năng lực thực hành và kỹ năng thí nghiệm cho sinh viên. Phương pháp này giúp sinh viên không chỉ nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn có khả năng áp dụng vào thực tiễn thông qua các thí nghiệm hóa học và học tập trải nghiệm. Các phương pháp giảng dạy như dạy học vi mô và đóng vai được sử dụng để nâng cao hiệu quả đào tạo, giúp sinh viên phát triển năng lực nghề nghiệp một cách toàn diện.

III. Phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học

Việc phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên sư phạm theo tiếp cận CDIO đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành. Các phương pháp giảng dạy như dạy học vi mô và đóng vai được sử dụng để nâng cao hiệu quả đào tạo. Bên cạnh đó, việc thiết kế các chương trình đào tạo gắn liền với thực tiễn cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực nghề nghiệp cho sinh viên.

3.1. Phương pháp dạy học vi mô

Dạy học vi mô là một phương pháp giảng dạy hiệu quả, giúp sinh viên phát triển năng lực thực hành thông qua việc thực hiện các bài tập nhỏ và nhận phản hồi ngay lập tức. Trong giáo dục hóa học, phương pháp này được sử dụng để rèn luyện kỹ năng thí nghiệm và khả năng phân tích, đánh giá kết quả thí nghiệm. Tiếp cận CDIO khuyến khích việc sử dụng dạy học vi mô để nâng cao hiệu quả đào tạo, giúp sinh viên phát triển năng lực nghề nghiệp một cách toàn diện.

3.2. Phương pháp đóng vai

Phương pháp đóng vai là một phương pháp giảng dạy hiệu quả, giúp sinh viên phát triển năng lực thực hành thông qua việc thực hiện các tình huống giả định. Trong giáo dục hóa học, phương pháp này được sử dụng để rèn luyện kỹ năng thí nghiệm và khả năng giải quyết vấn đề. Tiếp cận CDIO khuyến khích việc sử dụng phương pháp đóng vai để nâng cao hiệu quả đào tạo, giúp sinh viên phát triển năng lực nghề nghiệp một cách toàn diện.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục với đề tài "Phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO" do nghiên cứu sinh Lê Thị Thu Hiệp thực hiện tại Trường Sư phạm – Trường Đại học Vinh dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Cao Cự Giác. Luận án thuộc chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học, mã số 9140111, hoàn thành vào năm 2024.

Tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ yêu cầu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo theo tinh thần Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 của Hội nghị Trung ương 8 khóa XI, trong đó xác định việc chuyển mạnh quá trình giáo dục từ trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học, chú trọng kỹ năng thực hành và vận dụng kiến thức giải quyết vấn đề thực tiễn. Đồng thời, Quyết định số 1982/QĐ-TTg ngày 18/10/2016 phê duyệt Khung trình độ quốc gia Việt Nam và Thông tư số 20/2018/TT-BGDĐT ban hành chuẩn nghề nghiệp giáo viên cơ sở giáo dục phổ thông cùng Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 đặt ra đòi hỏi cấp thiết đối với công tác đào tạo giáo viên tại các trường đại học sư phạm.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: mặc dù mô hình tiếp cận CDIO (Conceive – Hình thành ý tưởng, Design – Thiết kế, Implement – Triển khai, Operate – Vận hành) đã được mở rộng tại hơn 100 trường đại học trên thế giới và được một số trường đại học tại Việt Nam tiếp nhận, song việc nghiên cứu xây dựng khung năng lực thực hành thí nghiệm và các biện pháp phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cụ thể cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO vẫn chưa được quan tâm đầy đủ. Thực tiễn giảng dạy tại các cơ sở đào tạo sư phạm cho thấy năng lực thực hành thí nghiệm của sinh viên còn nhiều hạn chế, phương thức hướng dẫn và đánh giá còn mang tính truyền thống, chưa gắn kết với các chuẩn đầu ra tích hợp kỹ năng nghề nghiệp.

Mục đích nghiên cứu của luận án là nghiên cứu một số biện pháp phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo giáo viên hóa học tại các trường đại học trong cả nước.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân định thành 05 nhiệm vụ cụ thể:

1. Nghiên cứu cơ sở lí luận liên quan đến năng lực, phát triển năng lực dạy học, năng lực thực hành thí nghiệm trên thế giới và Việt Nam; mô hình CDIO trên thế giới và Việt Nam; vai trò của CDIO đối với phát triển năng lực thực hành thí nghiệm cho sinh viên; dạy học tích cực và vai trò của dạy học tích cực đối với phát triển năng lực thực hành thí nghiệm.
2. Nghiên cứu cơ sở thực tiễn: điều tra thực trạng năng lực thực hành thí nghiệm hiện nay của sinh viên ngành Sư phạm Hóa học; phân tích vị trí, tầm quan trọng và nội dung thực hành thí nghiệm trong chương trình đào tạo tại các trường đại học đào tạo ngành Sư phạm Hóa học trong cả nước.
3. Nghiên cứu, đề xuất cấu trúc khung năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO.
4. Đề xuất một số biện pháp phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO.
5. Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO.

Giả thuyết khoa học của luận án: Nếu đề xuất được các biện pháp phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO; vận dụng các biện pháp đã được xây dựng hợp lí, hiệu quả thì sẽ góp phần phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học theo tiếp cận CDIO cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học ở các trường đại học đào tạo ngành Sư phạm Hóa học.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO tại một số trường đại học đào tạo ngành Sư phạm Hóa học trong cả nước.
• Đối tượng nghiên cứu: Năng lực thực hành thí nghiệm và các biện pháp phát triển năng lực thực hành thí nghiệm cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO thông qua dạy học thực hành thí nghiệm bao gồm: Thực hành hóa hữu cơ, Thực hành hóa vô cơ, Thực hành phương pháp dạy học hóa học.
• Phạm vi nội dung: Phát triển năng lực thực hành thí nghiệm theo tiếp cận CDIO trong đào tạo giáo viên hóa học ở một số trường đại học thông qua 03 học phần thực hành (Thực hành hóa hữu cơ, Thực hành hóa vô cơ, Thực hành phương pháp dạy học hóa học).
• Phạm vi địa bàn: Các trường đại học đào tạo ngành Sư phạm Hóa học trong nước gồm: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên, Trường Sư phạm – Trường Đại học Vinh, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, Trường Đại học An Giang – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Trường Đại học Đà Lạt, Trường Đại học Đồng Tháp.
• Phạm vi thời gian: Nghiên cứu được triển khai từ tháng 9/2020 đến hết tháng 12/2023.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án tiến hành tổng quan hệ thống các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến cấu trúc năng lực, giáo dục dựa trên năng lực, thí nghiệm thực hành và mô hình CDIO:

Về nghiên cứu năng lực và đào tạo sư phạm trên thế giới:

• Phân tích cấu trúc năng lực và kĩ năng cơ bản của người giáo viên được O.V Kuzmina nghiên cứu từ những năm 60 của thế kỷ XX tại Liên Xô và Đông Âu; J. Dewey (1926) khởi xướng hình thức đào tạo sư phạm gắn với thực tiễn; các mô hình đào tạo theo định hướng năng lực tại Singapore, Ấn Độ, Philippines, Brunei, Malaysia, Hàn Quốc, Nhật Bản.
• Giáo dục dựa trên năng lực (Competency-Based Education - CBE) được phân tích bởi Gonczi, Hager, & Athanasou (1993), Guskey (2005), Mulder, Weigel, & Collin (2007) nhằm chuyển dịch từ giáo dục dựa trên nội dung (content-based education) sang chuẩn hóa các năng lực đầu ra như xử lý thông tin, giải quyết vấn đề, phản biện và học tập suốt đời.
• Về thực hành thí nghiệm trong khoa học tự nhiên: Jan Amos Komensky, B.N Ximbixep khẳng định con đường thực nghiệm gắn với nghiên cứu khoa học của người học; Spickler (1984) khảo sát nhiệm vụ thực hành trong các môn khoa học bậc đại học; các nghiên cứu của Beisenher (1970), James and Schaff (1975), Voltmer and James (1982), Peter Nonnon (2005), Kondratiev (1989), A. Kameneski (2000), Oleg Popov và Irina Tevel (2005) chỉ rõ sự cần thiết và hạn chế trong tổ chức thực hành thí nghiệm cho sinh viên sư phạm.

Về tiếp cận CDIO trên thế giới:

• Mô hình CDIO hình thành từ năm 2000 tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) phối hợp cùng ba trường đại học Thụy Điển: Đại học Công nghệ Chalmers, Viện Công nghệ Hoàng gia Stockholm (KTH), Đại học Linköping (LiU). Bộ khung CDIO được Edward F. Crawley, Johan Malmqvist, Sören Östlund và Doris R. Brodeur hoàn thiện trong ấn phẩm "Rethinking Engineering Education: The CDIO Approach" (được Hồ Tấn Nhựt và Đoàn Thị Minh Trinh biên dịch sang tiếng Việt, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh xuất bản năm 2010). Hiệp hội CDIO quốc tế sau đó mở rộng tới hơn 116 trường đại học thuộc 7 khu vực toàn cầu; Singapore triển khai áp dụng từ năm 2007 và đạt giải thưởng của IChemE năm 2010 trong đào tạo kỹ thuật hóa học.

Về các nghiên cứu tại Việt Nam:

• Phát triển năng lực và năng lực nghề nghiệp: Nguyễn Thị Nhị, Trần Hữu Thanh, Nguyễn Hợp Tuấn, Nguyễn Thị Lan Phương, Phan Doãn Thoại, Cao Thị Thặng; Nguyễn Thị Hồng Gấm (đề xuất 4 biện pháp phát triển năng lực sáng tạo qua Hóa vô cơ và Lí luận – Phương pháp dạy học Hóa học); Đinh Thị Hồng Minh (4 biện pháp phát triển năng lực độc lập sáng tạo trong Hóa học hữu cơ theo Spickler và sơ đồ tư duy); Đặng Thị Thuận An và nhóm cộng sự (khung năng lực dạy học tích hợp); Phan Đồng Châu Thủy (năng lực sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống); Nguyễn Thị Kim Ánh (dạy học vi mô rèn kỹ năng thực hành thí nghiệm PPDH hóa học); Kiều Phương Hảo (kết hợp dạy học vi mô và đóng vai trong thực hành sư phạm).
• Sử dụng thực hành thí nghiệm: Nghiên cứu trong vật lý của Lê Bật Cầu, Nguyễn Văn Quý, Trần Văn Thạch, Phan Toàn, Đặng Minh Lác, Đồng Thị Diễn, Huỳnh Trọng Dương, Võ Hoàng Ngọc; trong sinh học của Nguyễn Văn Duệ, Nguyễn Thành Đạt, Đào Trọng Phú, Nguyễn Quang Vinh; trong hóa học của Nguyễn Thanh Hà, Cao Cự Giác, Trịnh Văn Biểu.
• Nghiên cứu áp dụng CDIO tại Việt Nam: Vũ Anh Dũng (2008, Đề án áp dụng CDIO cho ngành Kinh tế đối ngoại tại Đại học Quốc gia Hà Nội, nghiệm thu năm 2010); Đề án triển khai thí điểm CDIO tại Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 2010–2017 cho khối kỹ thuật và công nghệ thông tin; các nghiên cứu của Nguyễn Thanh Tùng, Trần Quốc Cường, Nguyễn Văn Khôi, Phạm Hữu Lộc; Đinh Xuân Khoa, Thái Văn Thành, Nguyễn Xuân Bình (quy trình 7 bước xây dựng chuẩn đầu ra cấp độ 2 và cấp độ 3 cho ngành sư phạm theo CDIO); Lê Thị Phương (kết hợp Rubrics và CDIO). Một số cơ sở giáo dục đại học đào tạo Sư phạm Hóa học tham gia áp dụng CDIO gồm Trường Đại học Vinh, Trường Đại học Đà Lạt, Trường Đại học An Giang, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết: Các công trình đi trước chủ yếu áp dụng CDIO cho khối ngành kỹ thuật, công nghệ, kinh tế hoặc dừng lại ở việc xây dựng chuẩn đầu ra tổng thể cấp độ 2 và cấp độ 3 cho chương trình đào tạo sư phạm nói chung. Chưa có công trình nào cụ thể hóa việc chuyển giao triết lý và 12 tiêu chuẩn của CDIO vào phân môn thực hành thí nghiệm hóa học nhằm xây dựng một khung năng lực hoàn chỉnh (gồm cấu trúc thành phần, tiêu chí, chỉ số hành vi và công cụ đo lường) cùng hệ thống biện pháp sư phạm đồng bộ (từ quy hoạch không gian phòng thí nghiệm, quy trình tổ chức hướng dẫn đánh giá đến phương pháp dạy học vi mô kết hợp đóng vai) dành riêng cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết của luận án được xây dựng từ sự tích hợp giữa các lý thuyết giáo dục về năng lực, mô hình dạy học CDIO và các phương pháp dạy học tích cực:

• Khái niệm năng lực: Tổng hợp các quan điểm của OECD (khả năng đáp ứng các yêu cầu phức hợp trong bối cảnh cụ thể), Weinert (khả năng học được hoặc sẵn có để giải quyết tình huống có trách nhiệm và hiệu quả), Denyse Tremblay, Phạm Minh Hạc, Đặng Thành Hưng, Vũ Xuân Hùng, Đinh Thị Hồng Minh và định nghĩa của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 (thuộc tính cá nhân hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện).
• Cấu trúc năng lực: Tiếp cận theo nguồn lực hợp thành (tri thức, kĩ năng, thái độ chuyển hóa thành năng lực hiểu, năng lực làm và năng lực ứng xử theo Lương Việt Thái, Đặng Thành Hưng) kết hợp tiếp cận theo năng lực bộ phận (hợp phần, thành tố, hành vi theo Nguyễn Lan Phương).
• Dạy học tiếp cận CDIO: Tiếp cận chu trình Hình thành ý tưởng (Conceive) – Thiết kế (Design) – Triển khai (Implement) – Vận hành (Operate) làm bối cảnh giáo dục. Căn cứ trên 12 tiêu chuẩn CDIO, trong đó xác định 07 tiêu chuẩn thiết yếu gồm: Tiêu chuẩn 1 (Bối cảnh), Tiêu chuẩn 2 (Chuẩn đầu ra), Tiêu chuẩn 3 (Chương trình đào tạo tích hợp), Tiêu chuẩn 5 (Các trải nghiệm thiết kế – triển khai), Tiêu chuẩn 7 (Các trải nghiệm học tập tích hợp), Tiêu chuẩn 9 (Nâng cao năng lực giảng viên về kỹ năng CDIO), Tiêu chuẩn 11 (Đánh giá học tập của sinh viên); và 05 tiêu chuẩn hỗ trợ gồm Tiêu chuẩn 4 (Giới thiệu về kỹ thuật), Tiêu chuẩn 6 (Không gian học tập CDIO), Tiêu chuẩn 8 (Học chủ động), Tiêu chuẩn 10 (Nâng cao năng lực giảng viên về giảng dạy), Tiêu chuẩn 12 (Đánh giá chương trình CDIO).
• Năng lực thực hành thí nghiệm hóa học theo tiếp cận CDIO: Kế thừa quan điểm của Schreiber, Theyssen, Schecker và Hammann (2004) về chu trình thực nghiệm, kết hợp nghiên cứu của Trương Xuân Cảnh. Luận án đề xuất: Năng lực thực hành thí nghiệm hóa học theo tiếp cận CDIO của sinh viên ngành Sư phạm Hóa học là sự làm chủ hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ thực hành thí nghiệm được thể hiện qua việc sinh viên đạt kết quả học tập đáp ứng một hoặc nhiều tiêu chuẩn trong 12 tiêu chuẩn của CDIO.
• Các phương pháp dạy học tích cực hỗ trợ: Dạy học giải quyết vấn đề (tiến trình 4 bước tương đồng với nghiên cứu khoa học); Dạy học theo trạm (Learning Station/Circuit training gồm các trạm bắt buộc và trạm tự chọn theo vòng tròn học tập mở); Dạy học vi mô (mô hình khởi xướng từ Đại học Stanford của Dwight W. Allen và Ryan gồm quy trình 6 bước: Soạn giáo án – Giảng dạy – Đánh giá phản hồi – Soạn lại giáo án – Giảng dạy lại – Đánh giá lại); Phương pháp đóng vai (theo quan điểm kiến tạo, cho phép người học đóng vai giáo viên và học sinh phổ thông để xử lý tình huống thí nghiệm).

Tiêu chuẩn CDIO	Nội dung cốt lõi áp dụng trong đào tạo thực hành thí nghiệm hóa học	Nhóm tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn 1	Lấy chu trình phát triển sản phẩm/thí nghiệm (C-D-I-O) làm bối cảnh	Thiết yếu
Tiêu chuẩn 2	Xây dựng chuẩn đầu ra năng lực thực hành thí nghiệm cụ thể, đo lường được	Thiết yếu
Tiêu chuẩn 3	Thiết kế chương trình thực hành tích hợp kỹ năng chuyên môn và kỹ năng mềm	Thiết yếu
Tiêu chuẩn 4	Giới thiệu bức tranh tổng thể về thực hành thí nghiệm hóa học sư phạm	Hỗ trợ
Tiêu chuẩn 5	Tạo các trải nghiệm thiết kế - triển khai thí nghiệm ở mức cơ bản và nâng cao	Thiết yếu
Tiêu chuẩn 6	Quy hoạch không gian phòng thí nghiệm hỗ trợ thực hành trải nghiệm	Hỗ trợ
Tiêu chuẩn 7	Tổ chức các trải nghiệm học tập tích hợp kiến thức và kỹ năng thực hành	Thiết yếu
Tiêu chuẩn 8	Triển khai dạy học dựa trên học tập trải nghiệm chủ động của sinh viên	Hỗ trợ
Tiêu chuẩn 9	Nâng cao năng lực giảng viên về các kỹ năng thực hành theo CDIO	Thiết yếu
Tiêu chuẩn 10	Bồi dưỡng phương pháp giảng dạy tích hợp và đánh giá trải nghiệm cho giảng viên	Hỗ trợ
Tiêu chuẩn 11	Đánh giá năng lực thực hành thí nghiệm của sinh viên dựa trên bộ tiêu chuẩn	Thiết yếu
Tiêu chuẩn 12	Kiểm định, đánh giá và cải tiến liên tục chương trình thực hành thí nghiệm	Hỗ trợ

Phương pháp nghiên cứu thực tế và nguồn dữ liệu:

• Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa và khái quát hóa tài liệu, văn bản chính sách giáo dục và chương trình đào tạo.
• Phương pháp điều tra thực tiễn: Khảo sát bằng phiếu hỏi trực tuyến qua Google Forms gồm 09 nội dung khảo sát. Đối tượng điều tra gồm 70 sinh viên ngành Sư phạm Hóa học tại Trường Đại học Vinh (năm học 2020–2021) và đội ngũ chuyên gia/giảng viên tại 13 trường đại học trong cả nước (gồm: Trường ĐHSP Hà Nội, Trường ĐHSP – Đại học Thái Nguyên, Trường Đại học Giáo dục – ĐHQGHN, Trường Đại học Vinh, Trường Đại học Hà Tĩnh, Trường ĐHSP – Đại học Huế, Trường ĐHSP – Đại học Đà Nẵng, Trường ĐHSP Thành phố Hồ Chí Minh, Trường Đại học Sài Gòn, Trường Đại học An Giang – ĐHQG TPHCM, Trường Đại học Đà Lạt, Trường Đại học Đồng Tháp, Trường Đại học Quy Nhơn).
• Thang đo và kỹ thuật xử lý số liệu: Thang đo khảo sát gồm 45 biến quan sát chia làm 3 nhóm nội dung (thực trạng năng lực hiện nay gồm 09 biến; mức độ quan tâm phát triển năng lực gồm 09 biến; mức độ quan tâm đến các tiêu chí cụ thể gồm 27 biến). Dữ liệu được phân tích độ tin cậy bằng phần mềm SPSS 20.0, kết quả hệ số Cronbach's Alpha đều đạt trên 0,6 và các tương quan biến tổng (corrected item-total correlation) đều lớn hơn 0,3; không có biến quan sát nào bị loại. Thống kê mô tả tính điểm trung bình (Mean) và tỉ lệ phần trăm (%) theo các mức độ quy ước.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hoá học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO

Nội dung chương 1 tập trung làm rõ hệ thống cơ sở lí luận và khảo sát thực trạng thực hành thí nghiệm của sinh viên sư phạm hóa học theo tiếp cận CDIO.

Về mặt lí luận, chương này phân tích khái niệm năng lực, cấu trúc năng lực theo nguồn lực hợp thành (tri thức, kỹ năng, thái độ) và theo năng lực bộ phận (hợp phần, thành tố, hành vi); luận giải bản chất của tiếp cận CDIO và 12 tiêu chuẩn CDIO; xác định nội hàm của năng lực thực hành thí nghiệm hóa học theo tiếp cận CDIO. Đồng thời, chương 1 phân tích cơ sở vận dụng 04 phương pháp dạy học tích cực then chốt gồm: dạy học giải quyết vấn đề, dạy học theo trạm (trạm bắt buộc và trạm tự chọn theo sơ đồ vòng tròn học tập mở), dạy học vi mô (quy trình 6 bước theo Dwight W. Allen và cộng sự tại Đại học Stanford) và phương pháp đóng vai nhằm hình thành kỹ năng sư phạm cho sinh viên.

Về mặt thực tiễn, tác giả triển khai điều tra thực trạng trên 70 sinh viên Trường Đại học Vinh và các chuyên gia, giảng viên tại 13 trường đại học đào tạo sư phạm hóa học trên phạm vi toàn quốc với 09 nội dung điều tra. Thang đo khảo sát 45 biến đạt độ tin cậy Cronbach's Alpha > 0,6 và tương quan biến tổng > 0,3.

Nhóm nội dung khảo sát thực trạng	Số lượng biến quan sát	Đối tượng khảo sát	Đánh giá độ tin cậy (Cronbach's Alpha)
Thực trạng năng lực THTN hóa học hiện nay	09 biến	Sinh viên	Đạt (> 0,6; tương quan biến tổng > 0,3)
Mức độ quan tâm đến việc phát triển năng lực THTN	09 biến	Sinh viên	Đạt (> 0,6; tương quan biến tổng > 0,3)
Mức độ quan tâm đến việc phát triển các tiêu chí cụ thể	27 biến	Sinh viên	Đạt (> 0,6; tương quan biến tổng > 0,3)
Thực trạng nhận thức của giảng viên về tiếp cận CDIO	Biến định tính / tỉ lệ %	Chuyên gia / Giảng viên	Thống kê tỉ lệ %
Mức độ cần thiết và phù hợp của khung năng lực đề xuất	09 thành phần, 27 tiêu chí	Chuyên gia / Giảng viên	Thống kê điểm trung bình và tỉ lệ %
Thực trạng không gian phòng thí nghiệm hóa học	Biến khảo sát không gian	Chuyên gia / Giảng viên	Thống kê tỉ lệ % ý kiến đồng ý

Kết quả điều tra cho thấy: Đa số sinh viên tự đánh giá năng lực thực hành thí nghiệm hóa học ở mức trung bình hoặc yếu đối với các kỹ năng tự thiết kế, cải tiến thí nghiệm và vận hành thí nghiệm trong bối cảnh dạy học tích hợp; mức độ quan tâm của sinh viên đối với việc phát triển các năng lực và tiêu chí theo CDIO là rất cao. Giảng viên tại 13 trường đại học đều đánh giá cao sự cần thiết của việc áp dụng tiếp cận CDIO vào dạy học thực hành thí nghiệm, đồng thuận với cấu trúc các thành phần năng lực và tiêu chí do tác giả đề xuất, đồng thời phản ánh không gian phòng thí nghiệm hiện tại ở nhiều cơ sở đào tạo còn truyền thống, chưa được quy hoạch đồng bộ để hỗ trợ trải nghiệm thực hành theo nhóm và thiết kế – triển khai dự án.

Chương 2: Một số biện pháp phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hoá học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO

Trên cơ sở phân tích chương trình đào tạo của các trường đại học áp dụng CDIO và không áp dụng CDIO, chương 2 tiến hành xây dựng khung năng lực thực hành thí nghiệm hóa học theo tiếp cận CDIO cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học gồm:

• Cấu trúc khung năng lực: Gồm 09 thành phần năng lực (NL1 đến NL9) với 27 tiêu chí biểu hiện (mỗi thành phần gồm 3 tiêu chí cụ thể). Mỗi tiêu chí được xây dựng bản mô tả chi tiết theo 04 mức độ biểu hiện chất lượng từ thấp đến cao (Mức 1, Mức 2, Mức 3, Mức 4).
• Bộ công cụ đánh giá: Hệ thống bảng kiểm quan sát, thang đo Rubrics và bảng tiêu chuẩn đánh giá bài thực hành thí nghiệm được đối chiếu tương thích với 12 tiêu chuẩn CDIO.

Chương 2 đề xuất 03 biện pháp sư phạm đồng bộ:

• Biện pháp 1: Quy hoạch không gian phòng thí nghiệm hóa học theo hướng trải nghiệm CDIO. Biện pháp này xác định các nguyên tắc thiết kế và quy trình thiết kế không gian phòng thí nghiệm đáp ứng Tiêu chuẩn 6 của CDIO; xây dựng mô hình phòng thí nghiệm hóa học 3D phân chia các khu vực chức năng (khu vực hình thành ý tưởng, khu vực thiết kế mô phỏng, khu vực triển khai thí nghiệm, khu vực vận hành và thuyết trình). Tác giả đã khảo sát lấy ý kiến chuyên gia và sinh viên về bản vẽ sơ đồ tổng thể và tính hiệu quả của không gian học tập trải nghiệm này.
• Biện pháp 2: Xây dựng quy trình hướng dẫn thực hành thí nghiệm hóa học và bộ tiêu chuẩn đánh giá các bài thực hành thí nghiệm cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO. Quy trình hướng dẫn bao gồm chuỗi hoạt động sư phạm chuẩn hóa: nghiên cứu bài thí nghiệm trước buổi học; lập hồ sơ sinh viên; chia nhóm thực hành; chuẩn bị và kiểm tra hóa chất, dụng cụ, thiết bị; hướng dẫn sinh viên thực hành; nhóm trưởng phân công nhiệm vụ; tiến hành thí nghiệm và thảo luận nhóm; trình bày kết quả thảo luận; các nhóm nhận xét và đánh giá chéo kết quả lẫn nhau; tóm tắt, tổng kết kết quả thí nghiệm; vệ sinh thiết bị và phòng thí nghiệm; hoàn thiện báo cáo thí nghiệm; tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng; giảng viên đánh giá tổng kết.
• Biện pháp 3: Sử dụng phương pháp dạy học vi mô kết hợp với phương pháp đóng vai nhằm phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO. Tác giả xây dựng quy trình rèn luyện kỹ năng thực hành sư phạm bằng cách cho sinh viên soạn giáo án bài thực hành thí nghiệm rút gọn, đóng vai giáo viên giảng dạy thí nghiệm trong nhóm nhỏ (có ghi hình lại), tổ chức cho tập thể lớp và giảng viên phân tích, phản hồi qua băng ghi hình, sau đó sinh viên soạn lại giáo án và thực hiện giảng dạy lại để hoàn thiện kỹ năng biểu diễn thí nghiệm và xử lý sự cố.

Bên cạnh đó, tác giả thiết kế 07 kế hoạch dạy học thực hành thí nghiệm minh họa thuộc 03 mảng kiến thức: Thực hành Hóa học hữu cơ, Thực hành Hóa học vô cơ và Thực hành Phương pháp dạy học Hóa học, tích hợp dạy học theo trạm và phương pháp vi mô.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc tổ chức thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất:

• Quy mô và địa bàn: Thực nghiệm được tổ chức trên phạm vi 08 trường đại học đào tạo Sư phạm Hóa học trên cả nước, bao gồm Trường Đại học Vinh, Trường Đại học Đà Lạt, Trường Đại học An Giang,... ở các năm học 2021–2022 và 2022–2023. Các nội dung thực nghiệm cụ thể gồm: Thực hành Hóa vô cơ và Thực hành Hóa hữu cơ tại Trường Đại học Vinh (năm học 2021–2022); Thực hành Phương pháp dạy học Hóa học tại Trường Đại học Vinh (năm học 2022–2023); Thực hành Hóa hữu cơ tại Trường Đại học Đà Lạt (năm học 2021–2022) và Thực hành Hóa vô cơ tại Trường Đại học Đà Lạt (năm học 2022–2023); Thực hành Hóa hữu cơ tại Trường Đại học An Giang (năm học 2021–2022).
• Tiến trình thực nghiệm: Triển khai qua 2 giai đoạn: Thực nghiệm thăm dò và Thực nghiệm đánh giá (tiến hành qua 2 vòng: Vòng 1 và Vòng 2).
• Thiết kế đánh giá tác động: Thực hiện đo lường đánh giá trước tác động (TTĐ) và sau tác động (STĐ) đối với cả Biện pháp 2 và Biện pháp 3, so sánh đối chiếu giữa nhóm các trường đại học có chương trình đào tạo theo tiếp cận CDIO và nhóm các trường có chương trình đào tạo chưa theo tiếp cận CDIO.
• Kết quả thực nghiệm:
  • Điểm trung bình các tiêu chí của các năng lực thành phần sau tác động đều tăng rõ rệt so với trước tác động ở cả hai vòng thực nghiệm.
  • Kết quả phân tích các tham số đặc trưng thống kê (điểm trung bình, độ lệch chuẩn, mức độ tăng trưởng) khẳng định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa thời điểm trước và sau tác động ở cả các trường áp dụng CDIO lẫn các trường chưa áp dụng CDIO.
  • Kết quả 02 bài kiểm tra đánh giá năng lực thực hành thí nghiệm ở thời điểm sau tác động của Vòng 1 và Vòng 2 đều cao hơn trước tác động.
  • Sinh viên tự đánh giá mức độ tiến bộ của bản thân sau khi trải nghiệm các biện pháp tác động đạt tỉ lệ tích cực cao. Khảo sát cuối thực nghiệm cho thấy đa số sinh viên bày tỏ sự hài lòng với mô hình không gian trải nghiệm và mong muốn tiếp tục được rèn luyện năng lực thực hành thí nghiệm theo hướng tiếp cận CDIO.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt lí luận:

• Hệ thống hóa và làm sáng tỏ cơ sở lí luận về phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO trong bối cảnh đổi mới giáo dục đại học và chương trình phổ thông mới.
• Đề xuất và xác lập cấu trúc khung năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO gồm 09 thành phần năng lực, 27 tiêu chí biểu hiện, kèm bản mô tả chi tiết từng tiêu chí theo 04 mức độ chất lượng có thể quan sát và lượng hóa được.
• Xây dựng bộ tiêu chuẩn đánh giá và hệ thống công cụ đo lường năng lực thực hành thí nghiệm hóa học của sinh viên sư phạm tương thích với 12 tiêu chuẩn CDIO.

Những đóng góp mới về mặt thực tiễn:

• Cung cấp bức tranh thực trạng toàn diện về năng lực thực hành thí nghiệm hóa học của sinh viên ngành Sư phạm Hóa học và thực trạng nhận thức, tổ chức dạy học tiếp cận CDIO của giảng viên tại 13 trường đại học trong cả nước thông qua dữ liệu khảo sát 45 biến quan sát được kiểm định bằng hệ số Cronbach's Alpha trên phần mềm SPSS 20.0.
• Đề xuất và kiểm chứng 03 biện pháp sư phạm có tính đồng bộ và khả thi:
  1. Quy hoạch không gian phòng thí nghiệm hóa học theo hướng trải nghiệm CDIO (với bản thiết kế 3D phân khu chức năng hỗ trợ làm việc nhóm và thiết kế dự án).
  2. Quy trình hướng dẫn thực hành thí nghiệm hóa học chuẩn hóa kèm bộ tiêu chuẩn đánh giá các bài thực hành thí nghiệm theo tiếp cận CDIO.
  3. Quy trình rèn luyện năng lực thực hành thí nghiệm bằng phương pháp dạy học vi mô kết hợp phương pháp đóng vai qua ghi hình và phân tích băng hình.
• Xây dựng 07 kế hoạch dạy học thực hành thí nghiệm minh họa thuộc 03 học phần chuyên ngành (Thực hành Hóa hữu cơ, Thực hành Hóa vô cơ, Thực hành Phương pháp dạy học Hóa học), đã được kiểm nghiệm thực tế qua 2 vòng thực nghiệm sư phạm tại 08 trường đại học trên cả nước.

Khuyến nghị, đề xuất của tác giả:

• Đối với các cơ sở đào tạo giáo viên hóa học: Cần rà soát và điều chỉnh chương trình đào tạo theo chuẩn đầu ra CDIO; từng bước cải tạo, quy hoạch không gian phòng thí nghiệm theo hướng trải nghiệm nhằm tạo điều kiện cho sinh viên thực hành tương tác và nghiên cứu sáng tạo; bồi dưỡng nâng cao năng lực cho giảng viên về phương pháp dạy học tích hợp và kỹ thuật đánh giá theo CDIO.
• Đối với giảng viên bộ môn: Tăng cường áp dụng quy trình hướng dẫn thực hành gắn với tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng; tích cực khai thác dạy học vi mô kết hợp đóng vai và dạy học theo trạm trong các giờ thực hành thí nghiệm.
• Đối với sinh viên: Cần chủ động chuẩn bị bài trước giờ thực hành theo hồ sơ học tập, tích cực tham gia hoạt động nhóm và rèn luyện kỹ năng sư phạm thông qua các bài tập đóng vai giảng dạy thí nghiệm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

• Nghiên cứu thực nghiệm sư phạm mới chỉ tập trung triển khai ở 03 học phần thực hành nòng cốt gồm Thực hành Hóa vô cơ, Thực hành Hóa hữu cơ và Thực hành Phương pháp dạy học Hóa học; chưa bao quát toàn bộ các học phần thực hành thí nghiệm khác trong chương trình đào tạo ngành Sư phạm Hóa học (như Thực hành Hóa phân tích, Thực hành Hóa lí).
• Mặc dù khảo sát chuyên gia được thực hiện trên 13 trường đại học, đối tượng khảo sát sinh viên ở giai đoạn điều tra ban đầu mới tập trung tại Trường Đại học Vinh (70 sinh viên).
• Việc quy hoạch không gian phòng thí nghiệm hóa học theo hướng trải nghiệm CDIO mới dừng lại ở bản vẽ thiết kế 3D và khảo sát mức độ đồng thuận của chuyên gia, sinh viên; việc đầu tư xây dựng đồng bộ cơ sở vật chất thực tế còn phụ thuộc vào điều kiện kinh phí của từng trường đại học.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Mở rộng phạm vi áp dụng khung năng lực và các biện pháp sư phạm sang các học phần thực nghiệm hóa học còn lại trong chương trình đào tạo sư phạm hóa học.
• Tiếp tục theo dõi và đánh giá tác động dài hạn của năng lực thực hành thí nghiệm theo tiếp cận CDIO đối với sinh viên sau khi tốt nghiệp và tham gia giảng dạy môn Khoa học tự nhiên, Hóa học tại các trường trung học phổ thông.
• Hoàn thiện việc hiện thực hóa mô hình không gian phòng thí nghiệm trải nghiệm CDIO trong thực tế tại các trường sư phạm có điều kiện cơ sở vật chất.

Giá trị tham khảo

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

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học: Luận án cung cấp khung lí luận chuẩn mực về tiếp cận CDIO trong khoa học giáo dục, phương pháp xây dựng thang đo năng lực 4 mức độ và quy trình thực nghiệm sư phạm đa địa bàn xử lý bằng thống kê toán học (SPSS 20.0). Phần đáng tham khảo nhất là Chương 2 về kỹ thuật thiết kế khung năng lực gồm 09 thành phần và 27 tiêu chí.
• Đối với giảng viên giảng dạy các học phần thực hành thí nghiệm Hóa học tại các trường đại học sư phạm: Có thể trực tiếp sử dụng 07 kế hoạch dạy học thực hành mẫu (thuộc Hóa vô cơ, Hóa hữu cơ, PPDH Hóa học) tại Phụ lục, các biểu mẫu đánh giá Rubrics, cũng như quy trình kết hợp dạy học vi mô và đóng vai để đổi mới giờ dạy thực hành.
• Đối với cán bộ quản lý đào tạo và người làm chính sách giáo dục đại học: Cung cấp căn cứ khoa học để tái cấu trúc chuẩn đầu ra chương trình đào tạo giáo viên theo tiếp cận CDIO và định hướng quy hoạch, nâng cấp hệ thống phòng thí nghiệm thực hành sư phạm theo Tiêu chuẩn 6 của CDIO.

Câu hỏi thường gặp

1. Khung năng lực thực hành thí nghiệm hóa học theo tiếp cận CDIO do luận án xây dựng có cấu trúc định lượng như thế nào?
Khung năng lực do luận án đề xuất gồm 09 thành phần năng lực (kí hiệu từ NL1 đến NL9), được cụ thể hóa bằng 27 tiêu chí biểu hiện (mỗi thành phần năng lực gồm 3 tiêu chí). Mỗi tiêu chí được mô tả chi tiết hành vi theo 04 mức độ chất lượng từ thấp đến cao (Mức 1 đến Mức 4) để phục vụ quan sát và đánh giá.

2. Ba biện pháp phát triển năng lực thực hành thí nghiệm được tác giả đề xuất trong luận án gồm những gì?
Ba biện pháp gồm:

• Biện pháp 1: Quy hoạch không gian phòng thí nghiệm hóa học theo hướng trải nghiệm CDIO.
• Biện pháp 2: Xây dựng quy trình hướng dẫn thực hành thí nghiệm hóa học và bộ tiêu chuẩn đánh giá các bài thực hành thí nghiệm cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO.
• Biện pháp 3: Sử dụng phương pháp dạy học vi mô kết hợp với phương pháp đóng vai nhằm phát triển năng lực thực hành thí nghiệm hóa học cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học theo tiếp cận CDIO.

3. Khảo sát thực trạng ban đầu của luận án được thực hiện trên mẫu dữ liệu nào và sử dụng công cụ gì?
Khảo sát thực trạng được tiến hành trong năm học 2020–2021 trên 70 sinh viên ngành Sư phạm Hóa học Trường Đại học Vinh và đội ngũ chuyên gia, giảng viên tại 13 trường đại học trong cả nước qua Google Forms. Thang đo gồm 45 biến quan sát được kiểm định độ tin cậy bằng hệ số Cronbach's Alpha (> 0,6) và tương quan biến tổng (> 0,3) trên phần mềm SPSS 20.0.

4. Dạy học vi mô và phương pháp đóng vai được kết hợp như thế nào trong giờ thực hành thí nghiệm?
Dạy học vi mô được thực hiện theo quy trình 6 bước (Soạn giáo án – Giảng dạy – Đánh giá phản hồi – Soạn lại giáo án – Giảng dạy lại – Đánh giá lại). Sinh viên đóng vai người giáo viên dạy một trích đoạn bài thí nghiệm ngắn cho nhóm bạn (đóng vai học sinh phổ thông); quá trình này được ghi hình lại, sau đó giảng viên và các bạn cùng lớp xem lại băng ghi hình để nhận xét, phản hồi, giúp sinh viên sửa chữa và hoàn thiện kỹ năng trước khi giảng dạy lại.

5. Thực nghiệm sư phạm của luận án được tiến hành ở những học phần nào và tại những cơ sở nào?
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành qua 2 vòng (Vòng 1 và Vòng 2) tại 08 trường đại học đào tạo Sư phạm Hóa học trong nước, tiêu biểu là Trường Đại học Vinh, Trường Đại học Đà Lạt, Trường Đại học An Giang ở 03 học phần: Thực hành Hóa vô cơ, Thực hành Hóa hữu cơ và Thực hành Phương pháp dạy học Hóa học trong hai năm học 2021–2022 và 2022–2023.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Lê Thị Thu Hiệp là công trình nghiên cứu chuyên sâu về lí luận và phương pháp dạy học hóa học, giải quyết khoảng trống thực tiễn trong việc vận dụng mô hình CDIO vào đào tạo thực hành thí nghiệm cho sinh viên ngành Sư phạm Hóa học. Tác giả đã xây dựng thành công khung năng lực gồm 09 thành phần, 27 tiêu chí và đề xuất 03 biện pháp sư phạm đồng bộ gắn với quy hoạch không gian phòng thí nghiệm trải nghiệm, quy trình hướng dẫn đánh giá chuẩn hóa và kỹ thuật dạy học vi mô kết hợp đóng vai. Kết quả thực nghiệm sư phạm qua hai vòng tại 08 trường đại học trên cả nước đã kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp đề xuất, đóng góp tư liệu lí luận và giáo án thực hành có giá trị tham khảo thiết thực cho công tác đào tạo giáo viên hóa học hiện nay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: C¢ sá lí luận và thực tißn cÿa viác phát triÅn nng lực thực hành thí nghiám hoá học cho sinh viên ngành S¤ ph¿m Hóa học theo tiÁp cận CDIO (53 trang) Chương 2: Mát sá bián pháp phát triÅn nng lực thực hành thí nghiám hoá học cho sinh viên ngành S¤ ph¿m Hóa học theo tiÁp cận CDIO (63 trang) Chương 3: Thực nghiám s¤ ph¿m (33 trang) 7 Ch¤¢ng 1 C¡ Sä LÍ LUÊN VÀ THĂC TIÄN CĂA VIÆC PHÁT TRIÂN NNG LĂC THĂC HÀNH THÍ NGHIÆM HOÁ HÌC CHO SINH VIÊN NGÀNH S£ PH¾M HÓA HÌC THEO TI¾P CÊN CDIO 1. Táng quan tình hình nghiên cąu 1. Những kết quả nghiên cứu trên thế giới Trên thÁ giới, viác phân tích và xác định cÃu trúc NL, kĩ nng c¢ bÁn cÿa ng¤ßi giáo viên cũng nh¤ NLDH c¿n thiÁt đÅ SV trá thành mát ng¤ßi giáo viên t¤¢ng lai đã đ¤ÿc O.V Kuzmina [69] nghiên cāu ngay từ những nm 60 cÿa thÁ kỷ XX t¿i các tr¤ßng s¤ ph¿m á Liên Xô và các n¤ớc Đông Âu. Tiên phong xây dựng nên hình thāc đào t¿o s¤ ph¿m theo quan điÅm tôn trọng thực tißn và chia nhß giai đo¿n vào nm 1926 là J.

ĐiÃu này cho thÃy viác tổ chāc huÃn luyán các kĩ nng thực hành giÁng d¿y cho SV và sá l¤ÿng các giß thực hành đ¤ÿc phân bổ nhiÃu h¢n so với lý thuyÁt đ¤ÿc các n¤ớc ph¤¢ng Tây đặc biát quan tâm trong lĩnh vực s¤ ph¿m [60]. T¿i các n¤ớc châu Á nh¤ Singapore, Ân Đá, Philippine, Brunei, Malaysia, Hàn Quác, Nhật BÁn. thì ph¤¢ng thāc đào t¿o nghà dựa trên định h¤ớng phát triÅn NL cũng đ¤ÿc phát triÅn m¿nh m¿ với những māc đá khác nhau. Viác hình thành kiÁn thāc và kĩ nng đÅ ng¤ßi học có NL vận dāng vào ngay trong thực tißn đ¤ÿc chú trọng á các tr¤ßng kĩ thuật, các tr¤ßng chuyên biát, ch¤¢ng trình đào t¿o nghà dựa trên định h¤ớng phát triÅn NL [33].

RÃt nhiÃu nhà nghiên cāu cho rằng giáo dāc dựa trên NL là dành cho giáo dāc d¿y nghà (Gonczi, Hager, & Athanasou, 1993) [158] và công nghá thông tin (Mulder, Weigel, & Collin, 2007) [166]. Tuy nhiên thực tÁ cho thÃy, giáo dāc theo NL không chỉ dành cho d¿y nghÃ. Khi māc tiêu và hình thái giáo dāc chuyÅn đổi thì ph¤¢ng pháp giÁng d¿y và đánh giá cũng thay đổi theo. Các há tháng giáo dāc tiên tiÁn đã áp dāng ph¤¢ng pháp giÁng d¿y theo NL thay vì giÁng d¿y theo nái dung, kiÁn thāc [46, tr.

Giáo dāc h¤ớng tới viác đo l¤ßng chính xác kiÁn thāc, kĩ nng và thái đá cÿa ng¤ßi học sau khi kÁt thúc mßi ch¤¢ng trình học (Guskey, 2005) [159] là hình thái giáo dāc dựa trên NL (Competency based education - CBE) nổi lên từ những nm 1970 á Mỹ. Giáo dāc theo nái dung, kiÁn thāc (content-based education) tập trung vào viác tích lũy, nhÃn m¿nh tới các NL nhận thāc và viác vận dāng kiÁn thāc tập trung vào viác thực hành kĩ nng chā không h¤ớng tới viác chāng minh khÁ nng đ¿t đ¤ÿc và đánh giá tập trung đo l¤ßng kiÁn thāc thông qua các bài viÁt và nói [143] chính là hình thāc giáo dāc 8 truyÃn tháng. Đái lập với nó là giáo dāc theo NL tập trung vào phát triÅn các NL c¿n thiÁt đÅ ng¤ßi học có thÅ thành công trong cuác sáng cũng nh¤ trong công viác [162, tr. Các NL th¤ßng đ¤ÿc tập trung phát triÅn bao gồm NL xử lí thông tin, giÁi quyÁt vÃn đÃ, phÁn bián, NL học tập suát đßi [165].

Do đó, đánh giá cũng h¤ớng tới viác đánh giá kiÁn thāc trong viác vận dāng mát cách há tháng và các NL đ¿t đ¤ÿc c¿n phÁi đánh giá thông qua nhiÃu công cā và hình thāc trong đó có cÁ quan sát và thực hành trong các tình huáng mô phßng [168]. Các công trình nghiên cāu nêu trên đã cho thÃy: Xu h¤ớng đ¤ÿc nhiÃu nhà khoa học á nhiÃu quác gia trên thÁ giới quan tâm và vận dāng linh ho¿t tùy thuác vào đặc điÅm cÿa mßi quác gia chính là các vÃn đà liên quan đÁn đào t¿o giáo viên đáp āng yêu c¿u xã hái; Đào t¿o giáo viên theo h¤ớng phát triÅn NL [60]. Bên c¿nh đó, vÃn đà lý luận và THTN trong d¿y học đã đ¤ÿc quan tâm trong các công trình nghiên cāu trên thÁ giới bái nhiÃu nhà khoa học nh¤ Jan Amos Komensky, B.N Ximbixep&, trong đó các tác giÁ cho rằng viác tìm hiÅu các sự vật, hián t¤ÿng tự nhiên bằng thực nghiám là con đ¤ßng gắn với ho¿t đáng nghiên cāu khoa học cÿa ng¤ßi học [70, tr. Nm 1984, Spickler và mát sá nhà giáo dāc học Bắc Mỹ đã nghiên cāu viác sử dāng THTN trong các môn khoa học tự nhiên á bậc đ¿i học với nghiên cāu: <khảo sát nhiệm vụ thực hành trong các môn khoa học bậc đại học=, trong đó nhÃn m¿nh đÅ SV tiÁn hành các thí nghiám mát cách chÿ đáng thì giÁng viên phÁi xác định đ¤ÿc các nái dung có thÅ thiÁt kÁ đ¤ÿc THTN, sử dāng đ¤ÿc THTN trong viác nghiên cāu, khám phá kiÁn thāc khoa học [176, tr.

à Hoa Kỳ, các n¤ớc Tây Âu, Canada và Ôxtraylia, các công trình nghiên cāu cÿa Beisenher (1970), Peter Nonnon (2005), James and Schaff (1975), Voltmer and James (1982) và nhiÃu nhà khoa học cho thÃy viác phát triÅn kĩ nng THTN chuÁn bị cho ng¤ßi giáo viên t¤¢ng lai là c¿n thiÁt. Trong các nghiên cāu cÿa các nhà khoa học giáo dāc nh¤ A. Kameneski (2000), Olrg Popov, Irina Tevel (2005), Kondratiev (1989), cho thÃy ho¿t đáng h¤ớng dẫn THTN cho SV s¤ ph¿m á Nga còn h¿n chÁ. Hián nay, há tháng giáo dāc cÿa Nga và các n¤ớc Đông Âu đang có nhiÃu đổi mới theo h¤ớng dựa trên phát triÅn nng lực [31].

Đái với vÃn đà áp dāng ch¤¢ng trình d¿y học theo CDIO trên thÁ giới, các nghiên cāu đã cho thÃy mô hình d¿y học theo ph¤¢ng pháp tiÁp cận CDIO ra đßi vào 9 nm 2000 á Học vián Công nghá Massachusetts (MIT) cùng với ba tr¤ßng đ¿i học khác đó là Đ¿i học Chalmers á Göteborg, Học vián Công nghá Hoàng Gia á Stockholm, Đ¿i học Linköping (LiU) á Linköping đã khái x¤ớng sáng kiÁn CDIO là mát khuôn khổ hÿp tác quác tÁ và cÁi cách giáo dāc kỹ thuật. Sáng kiÁn CDIO ban đ¿u là ban hành quy ¤ớc chung cÿa ba tr¤ßng sau đó đ¤ÿc nhóm tác giÁ Edward F. Crawley, Johan Malmqvist, Sören östlund & Doris. Brodeur cÿa Học vián Công nghá Hoàng Gia á Stockholm phát triÅn thành mát ph¤¢ng pháp tiÁp cận trong cÁi cách giáo dāc kỹ thuật thông qua cuán sách <Rethinking Engineering Education The <CDIO= Approach= [148].

Cuán sách đó đã đ¤ÿc Hồ TÃn Nhựt và Đoàn Thị Minh Trinh biên dịch sang tiÁng Viát do Nhà xuÃt bÁn Đ¿i học Quác gia Thành phá Hồ Chí Minh phát hành vào nm 2010 [86]. KÅ từ đó, CDIO đã trá thành mát Hiáp hái cÿa thÁ giới với sự má ráng nhanh chóng, v¤ÿt ra khßi Mĩ và châu Âu. ĐÁn nay, sá l¤ÿng ch¤¢ng trình học, cáng tác tham gia lên tới h¢n 116 tr¤ßng đ¿i học thuác 7 khu vực: châu Âu, Bắc Mỹ, châu Á, Anh - Ireland, Mĩ Latinh, Australia, New Zealand và châu Phi [186]. Các tr¤ßng đ¿i học trên thÁ giới đã nghiên cāu áp dāng ph¤¢ng pháp tiÁp cận CDIO trong viác cÁi cách cn bÁn, toàn dián công tác đào t¿o cÿa các ngành nghÃ.

Các nái dung cÁi cách tập trung vào: (1) Phát triÅn chuÁn đ¿u ra cÿa ngành đào t¿o; (2) ThiÁt kÁ ch¤¢ng trình đào t¿o theo h¤ớng tích hÿp có sự tham gia cÿa các bên liên quan (giÁng viên, sinh viên, lãnh đ¿o nhà tr¤ßng&); (3) Tổ chāc d¿y học và đánh giá nhÃt quán với chuÁn đ¿u ra, đÁm bÁo phát huy đ¤ÿc tính chÿ đáng cÿa ng¤ßi học, chú trọng các ho¿t đáng d¿y học tích hÿp và d¿y học trÁi nghiám. Các ho¿t đáng đánh giá học tập đ¤ÿc cÁi tiÁn theo h¤ớng đánh giá các nng lực đ¿u ra, dựa vào minh chāng và quá trình và kÁt quÁ đ¿t đ¤ÿc trong thực hián các nhiám vā học tập. Ngoài ra, các tr¤ßng còn dựa vào tiêu chuÁn cÿa CDIO đÅ cÁi thián c¢ sá vật chÃt, kĩ thuật phāc vā d¿y học, nâng cao trình đá cho đái ngũ giÁng viên cÁ và kĩ nng chuyên môn, kĩ nng tá chÃt cá nhân, kĩ nng giÁng d¿y phù hÿp với yêu c¿u cÿa CDIO. à châu Á, Singapore là n¤ớc đ¿u tiên triÅn khai CDIO.

Singapore đã áp dāng thành công t¿i 5 tr¤ßng, với 15 chuyên ngành (diplomas) từ nm 2007. Nm 2010, Singapore đ¤ÿc tổ chāc IchemE trao tặng giÁi th¤áng Đào t¿o xuÃt sắc các môn kỹ thuật hóa học (Excellence in Education and Training in Chemical Engineering) nhß thành tích áp dāng CDIO [51, tr. Nhìn chung CDIO cung cÃp mát khung chuÁn giáo dāc bao gồm: Đà c¤¢ng CDIO, tiêu chuÁn CDIO, thang đánh giá CDIO giúp thiÁt kÁ và phát triÅn ch¤¢ng trình 10 đào t¿o đáp āng chuÁn đ¿u ra. Các ch¤¢ng trình đào t¿o đ¤ÿc xây dựng dựa trên tiÁp cận CDIO nhằm đào t¿o SV phát triÅn toàn dián cÁ và kiÁn thāc, kĩ nng, thái đá, nng lực thực tißn và ý thāc thái đá với cáng đồng.

Nái dung xoay quanh những vÃn đà cát lõi, nhằm māc đích: xây dựng và phát triÅn chuÁn đ¿u ra đáp āng nhu c¿u cÿa các bên liên quan; tổ chāc ch¤¢ng trình đào t¿o tích hÿp giÁng d¿y kỹ nng với kiÁn thāc; các môn học và không gian học tập; đánh giá ch¤¢ng trình và phÁn hồi cÿa các bên liên quan [113]. ĐiÃu này cho thÃy vÃn đà áp dāng ch¤¢ng trình đào t¿o theo tiÁp cận CDIO đã đ¤ÿc rÃt nhiÃu tr¤ßng đ¿i học t¿i các quác gia trên thÁ giới quan tâm, nghiên cāu, lựa chọn và áp dāng. Những kết quả nghiên cứu ở Việt Nam Nghiên cāu và phát triÅn nng lực và nng lực thực hành thí nghiám hoá học: VÃn đà phát triÅn NL đã đ¤ÿc nhiÃu nhà giáo dāc t¿i Viát Nam quan tâm Nguyßn Thị Nhị [85, tr.42-45], Tr¿n Hữu Thanh [105, tr.180-184], Nguyßn Hÿp TuÃn [133, tr.63-68], Nguyßn Thị Lan Ph¤¢ng, Phan Doãn Tho¿i [96, tr. Mát sá nghiên cāu cā thÅ và phát triÅn NL nghà nghiáp cho SV ngành SPHH đã đ¤ÿc nghiên cāu bái TS.

Cao Thị Thặng [109].