Xây dựng chương trình đào tạo tích hợp cho chương trình Kỹ thuật chế tạo theo mô hình CDIO

Xây dựng chương trình đào tạo tích hợp cho chương trình Kỹ thuật chế tạo theo mô hình CDIO Thái Thị Thu Hà, Trần Thiên Phúc, Nguyễn Hữu Lộc, Huỳnh Ngọc Hiệp Khoa Cơ Khí, Trường Đại họ

Xây dựng chương trình đào tạo tích hợp cho chương trình Kỹ thuật chế tạo

theo mô hình CDIO

Thái Thị Thu Hà, Trần Thiên Phúc, Nguyễn Hữu Lộc, Huỳnh Ngọc Hiệp

Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia TP HCM

Tóm tắt:

Sau khi xây dựng chuẩn đầu ra, nhiệm vụ chúng ta là làm thế nào để sinh viên đạt được những trình độ năng lực đó Trong 12 tiêu chuẩn CDIO thì xây dựng chương trình đào tạo tích hợp là tiêu chuẩn quan trọng nhất Báo cáo trình bày các yêu cầu chương trình đào tạo tích hợp, các bước chuẩn bị và trình tự xây dựng chương trình đào tạo tích hợp: Xây dựng chuẩn đầu ra theo tiêu chuẩn CDIO, khảo sát ITU, đối sánh các khối kiến thức của chương trình đào tạo hiện hành và yêu cầu của tiêu chuẩn CDIO, thiết kế cấu trúc chương trình đào tạo (lựa chọn nguyên tắc tổ chức, kế hoạch tổng thể, cấu trúc khối môn học), từ đó xây dựng bản thiết kế tổng quan về cấu trúc chương trình; Thiết kế trình tự nội dung giảng dạy; Đối ứng chuẩn đầu ra vào các môn học, tích hợp các kỹ năng, thái độ vào các môn học của chương trình đào tạo

I Giới thiệu

Thành phần chính yếu trong quá trình cải cách chương trình đào tạo là đề cương CDIO: Văn bản mang tính pháp lý về kiến thức, kỹ năng và thái độ

Các bước để hiệu chỉnh chương trình đào tạo là [6, 7]:

- Bước 1: Các nhà quản lý chương trình và hội đồng khoa học đào tạo khoa thông qua đề cương CDIO, là cơ sở để xây dựng chương trình đào tạo mới Thông qua bao gồm việc thích ứng nội dung chi tiết của đề cương CDIO cho phù hợp với chương trình đào tạo cụ thể tại khoa Mức

độ thích ứng này được thực hiện bằng cách chỉnh sửa và bổ sung các đề mục trong đề cương, thảo luận trong nhóm triển khai và phỏng vấn, khảo sát các nhóm liên quan bao gồm: các giảng viên, doanh nghiệp, cựu sinh viên và sinh viên Đề cương phải bằng tiếng Việt

- Bước 2: Đánh giá sự tương quan giữa đề cương CDIO với các chuẩn đánh giá trong nước, ngoài nước Mục đích của việc đánh giá này là thiết lập đề cương CDIO đáp ứng hoặc vượt các tiêu chuẩn công nhận đang áp dụng, như vậy là hoàn thành các tiêu chuẩn cần thiết đảm bảo CDIO phù hợp với yêu cầu sẽ được đánh giá công nhận Ví dụ, đề cương CDIO tương quan với ABET được sử dụng tại Mỹ

- Bước 3: Thiết lập trình độ năng lực mong muốn các kỹ sư khi tốt nghiệp theo mỗi đề mục trong đề cương Điều này được thực hiện bởi nhóm triển khai CDIO bằng cách khảo sát các nhóm đối tượng liên quan, và phân tích kết quả Điều tra thực hiện theo mẫu có sẵn với đề cương CDIO hoặc khảo sát trực tiếp

- Bước 4: Khảo sát đối sánh CTĐT để xác định những điểm mạnh và điểm yếu của chương trình hiện có, xem xét một cách rõ ràng trình độ đạt được cho các đề mục khác nhau của

đề cương CDIO, khảo sát bằng các mẫu khảo sát Các mẫu này phải thuận tiện cho việc thu thập

dữ liệu và phân tích kết quả khảo sát Cùng lúc ta khảo sát bảng hộp đen “Black Box”, trong đó các môn học đều được khảo sát bởi kiến thức đầu vào và đầu ra, phục vụ cho việc xác định trình

tự giảng dạy và những mong muốn thỏa thuận giữa các môn học khi trao đổi giữa các đồng nghiệp

Ta phải thực hiện đối sánh toàn bộ các môn học bắt buộc trong chương trình đào tạo và một số môn học tự chọn quan trọng Không cần thiết phải khảo sát toàn bộ các môn tự chọn vì không phải sinh viên nào cũng học các môn tự chọn nên không phản ánh được trình độ chung đạt được

Phạm vi hoạt động đối sánh nên bao gồm tất cả các họat động đóng góp vào giáo dục đại học Ví dụ, các môn học xã hội nhân văn, kinh tế, chính trị… là một phần của giáo dục đại học,

có thể đáp ứng các đề mục trong đề cương CDIO như tư duy phê phán, giao tiếp, đạo đức Các hoạt động ngoại khóa cũng có thể góp phần phát triển các kỹ năng CDIO của sinh viên, tuy nhiên chỉ được ghi nhận khi mà tất cả sinh viên đều được tham gia Phân tích khối kiến thức chương trình đào tạo hiện có

- Bước 5: Thiết kế chương trình đào tạo mới dựa vào kết quả theo các đề mục của đề cương CDIO, các trình độ năng lực mong muốn trong mỗi đề mục tới mức độ 4 (chuẩn đầu ra cụ thể) và khoảng cách giữa chương trình hiện có và chương trình đào tạo mới sẽ được hiệu chỉnh

Quá trình thiết kế chương trình đào tạo tích hợp tiếp cận CDIO ở hình 1

Hình 1: Mô hình quá trình thiết kế chương trình đào tạo tích hợp tiếp cận CDIO

Ngoài ra, chương trình đào tạo theo CDIO phải thỏa mãn các yêu cầu:

- Các môn học chuyên ngành hỗ trợ lẫn nhau

- Học tập đan xen với rèn luyện kỹ năng

- Các chuẩn đầu ra được xác định cho từng môn học về cả kỹ năng và kiến thức chuyên ngành

Khi xây dựng CTĐT theo CDIO cần các bước chuẩn bị:

- Chuyển đổi tầm nhìn CDIO thành các mục tiêu đào tạo của chương trình

- Xem xét các điều kiện hiện hữu liên quan đến CTĐT (tiêu chuẩn kiểm định, quy định của nhà trường, truyền thống của chương trình, mục tiêu và độ dài của chương trình, chương trình khung, cấu trúc cơ bản…)

II Mục tiêu đào tạo và chuẩn đầu ra theo CDIO

Bước đầu tiên để xây dựng chương trình đào tạo mới là chuyển đổi tầm nhìn CDIO thành mục tiêu đào tạo Trong quá trình cải cách lại chương trình đào tạo ta cần xem xét lại mục tiêu đào tạo Sinh viên tốt nghiệp từ chương trình có sự giáo dục khoa học và nghề nghiệp cho phép

họ có thể thành công ở công việc của người kỹ sư nói chung và nhất là trong chuyên ngành Kỹ thuật chế tạo Đặc biệt, họ có thể:

1 Thể hiện chức năng của mình trong môi trường công nghiệp, hành chính chính phủ, xây dựng và ứng dụng liên quan kiến thức khoa học mang tính học thuật, kỹ năng giải quyết vấn đề và kỹ năng giao tiếp

2 Có hiểu biết về các nguyên lý cơ bản của chủ nghĩa Mác – Lênin; Đường lối cách mạng của Đảng Cộng sản Việt Nam; Tư tưởng Hồ Chí Minh; có các kiến thức cơ bản trong lĩnh vực khoa học xã hội và nhân văn phù hợp với chuyên ngành được đào tạo;

có sức khỏe, đáp ứng yêu cầu xây dựng và bảo vệ tổ quốc

3 Có kiến thức cơ bản về toán học, khoa học tự nhiên, đáp ứng cho việc tiếp thu các kiến thức giáo dục chuyên nghiệp và khả năng học tập ở trình độ cao hơn

4 Có các kiến thức cơ sở kỹ thuật và ngành về: các quá trình vật lý của kỹ thuật chế tạo,

hệ thống sản xuất và bảo trì, thiết kế và phát triển sản phẩm, kinh tế, kinh doanh và khởi nghiệp

Với mục tiêu đào tạo như trên ta tiến hành xây dựng đề cương CDIO và chuẩn đầu ra (báo cáo 1)

Để hiệu chỉnh chương trình đào tạo, chúng tôi tiến hành khảo sát chương trình đào tạo trong và ngoài nước, tiêu chuẩn đánh giá các nước như: ABET (Mỹ), CEAB (Canada), JABEE (Nhật)… Bước 2 khi cải cách chương trình đào tạo là đối sánh đề cương CDIO với chuẩn đầu ra theo ABET cho trong Bảng 1:

Bảng 1 Đối sánh đề cương CDIO vối chuẩn ABET

ABET

Đề cương CDIO a b c d e f g h i j k

1.1 KIẾN THỨC KHOA HỌC CƠ BẢN •

1.2 KIẾN THỨC KỸ THUẬT CƠ SỞ •

1.3 KIẾN THỨC KỸ THUẬT CHUYÊN

1.4 KIẾN THỨC HỖ TRỢ KHÁC

2.1 KHẢ NĂNG PHÂN TÍCH KỸ

2.2 THỰC NGHIỆM VÀ KHÁM PHÁ TRI

2.3 SUY NGHĨ MỘT CÁCH CÓ HỆ

2.5 CÁC KỸ NĂNG VÀ THÁI ĐỘ

3.1

3.3 GIAO TIẾP BẰNG NGOẠI NGỮ

4.2 BỐI CẢNH KINH DOANH VÀ

DOANH NGHIỆP

4.3 HÌNH THÀNH Ý TƯỞNG & XÂY

Do đó đề cương CDIO hoàn toàn thoả mãn các chuẩn đầu ra theo ABET Bước 3 ta tiến hành xác định trình độ mong muốn và định chuẩn đầu ra chương trình đào tạo theo cấp độ 4 của

đề cương CDIO (báo cáo 1)

III Đối sánh chương trình với chuẩn đầu ra CDIO và theo chuẩn ABET

Sau khi xác định chuẩn đầu ra ta tiến hành bước 4 là đối sánh chương trình đào tạo (báo cáo 2) Qua kết quả đối sánh với đề cương CDIO thì chương trình đào tạo hiện hành đảm bảo hầu hết các kiến thức, kỹ năng Tuy nhiên chỉ đạt được ở mức độ thấp, không như trình độ mong muốn

Cùng lúc với đối sánh chương trình đào tạo theo ITU, ta khảo sát các môn học qua bảng hộp đen “Black Box”, trong đó các môn học đều được khảo sát bởi kiến thức đầu vào và đầu ra, phục vụ cho việc xác định trình tự giảng dạy và những mong muốn thỏa thuận giữa các môn học khi trao đổi giữa các đồng nghiệp (Hình 2)

Sau đó nhờ vào các Black box xây dựng chương trình tự giảng dạy cho các môn học

Hình 2 Bảng hộp đen

Kết quả thu được là sự tương quan giữa các môn học trong chương trình đào tạo như hình 3

Để làm cơ sở cho việc cải cách chương trình đào tạo hiện có ta tìm hiểu rõ chương trình

đào tạo của khoa Cơ khí, chương trình các nước và so sánh với các chương trình đánh giá theo

ABET và tham gia CDIO Chương trình Kỹ thuật chế tạo và các ngành cơ khí thuộc khoa Cơ khí

từ khi mới thành lập đến nay (Bảng 2)

Bảng 2

Giai đoạn Số năm Số tín chỉ - DVHT

Chương trình đào tạo các nước (thường là 4 năm, riêng Châu Âu 3 năm):

CT đào tạo Mỹ

(tín chỉ)

Nhật (tín chỉ)

Thái (tín chỉ)

Châu Âu

(ECTS ≈ 2/3 tc) Đại học 4 năm 120-136 120-135 120-150 ĐH 3 năm 180 ECTS ≈ 120

tc

Bảng sau đây so sánh chương trình đào tạo Kỹ thuật chế tạo với các trường đánh giá

theo ABET và tham gia hiệp hội CDIO (Bảng 3)

Bảng 3

Tín chỉ Trường Môn học

Tóan và

Cơ bản

Cơ sở kỹ thuật XHNV, Văn

hoá, Chính trị

Thực tập Khác

Bách

khoa

25%

37,5% (12,5%

là thiết kế)

12,5%

1 CSUN – California State University Northridge - Program self-study report mechanical

engineering 2006

2 Arizona - University of Arizona: Program self-study report mechanical engineering 2006

Nhìn vào các bảng so sánh trên, để chương trình đào tạo được kiểm định bởi cơ quan kiểm định nước ngoài (ABET…) theo các điều kiện ràng buộc tối thiểu thì ta phải tái cấu trúc chương trình đào tạo cho phù hợp Chỉ có chương trình đào tạo 4 năm (mà trước đây khoa Cơ khí

đã từng thực hiên) từ 128 đến 140 tín chỉ thì hy vọng các chương trình chúng ta kiểm định được theo ABET

Các nhận xét về chương trình KTCT so với các chương trình của 2 trường đánh giá ABET [1] và tham gia CDIO:

1 Về kiến thức toán và cơ bản 31 tín chỉ là thiếu mức tối thiểu ABET là 32 tín chỉ, và do chương trình hiện tại có số tín chỉ khá lớn (156 – 8 tín chỉ ngoại ngữ = 148 tín chi), cho nên theo yêu cầu tối thiểu là 25% là không đạt

2 Số môn học trong chương trình nhiều (62 môn, so với chương trình nước ngoài (42 môn, tuy nhiên do số tín chỉ và thời gian học nhiều hơn nên tỉ lệ tín chỉ/ môn học là 2,85 Trong khi đó các chương trình nước ngoài 3,05…3,07 Cho nên cần phải cân nhắc và sắp xếp lại các môn học

3 Số tín chỉ cho thực tập (9 tín chi) và luận văn tốt nghiệp 10 tín chỉ có tỉ lệ lớn trong chương trình đạo tạo so với các chương trình nước ngoài

4 Khối kiến thức giáo dục đại cương (xã hội, nhân văn chỉ có 18 tín chỉ, kể cả môn kỹ thuật

an toàn và môi trường) là ít do với yêu cầu ABET là 12,5%

5 Khối kiến thức cơ sở ngành: các môn cơ học (cơ lưu chất, cơ lý thuyết, sức bền vật liệu, nguyên lý máy và chi tiết máy) tương đối hợp lý, tuy nhiên nên nhập Sức bền 1 và 2 thành

1 môn Và số tín chỉ cho môn Cơ lý thuyết thường nhiều hơn Sức bền vật liệu Trong mãng kiến thức này thiếu thí nghiệm các môn Cơ học Nên đưa kiến thức môn Truyền nhiệt vào phần bắt buộc, và nên bổ sung phân thí nghiệm cho môn Nhiệt động lực học và Truyền nhiệt

6 Khối kiến thức về điện – điện tử bao gốm 9 tín chỉ: Kỹ thuật điện, Kỹ thuật điện tử, Trang

bị điện – điện tử, Thực hành điện điện tử là rất nhiều so với các chương trình nước ngoài Nên sắp xếp lại khối kiế thức cho các môn học này

7 Khối kiến thức về chuyên ngành kỹ thuật chế tạo: Kỹ thuật chế tạo 1, 2, 3, CAD/CAM/CNC, Máy công cụ, Tự động hoá sản xuất… nên sắp xếp lại cho hợp lý Nên chăng tích hợp kiến thức CAD/CAM/CNC vào các môn học khác

8 Cần thay đổi nội dung môn Kỹ năng giao tiếp ngành nghề theo hướng các đề cương chương trình nước ngoài, trong đó có 01 đồ án Cơ sở (I,O) Các đố án Chi tiết máy (C,D),

Kỹ thuật chế tạo (D,O) và Luận văn tốt nghiệp (C,D,I,O) nên bố trì nội dung và kề hoạch đào tạo cho hợp lý

9 Chú ý yêu cầu về khối kiến thức thiết kế theo chuẩn ABET tối thiểu là 12,5%

Do đó để đánh giá theo ABET thì chương trình KTCT với cấu trúc hiện tại không thể thoả mãn các yêu cầu tối thiểu Do đó cần phải có chủ trương từ đại học Quốc gia, nhà trường về thời lượng: 4 hoặc 4,5 năm, đào tạo Cử nhận hay Kỹ sư, cấu trúc chương trình đào tạo: giảm số lương tín chỉ của chương trình và tăng cường một số khối kiến thức Để triển khai chương trình đào tạo theo CDIO cần giảm tải thời gian lên lớp để sinh viên có thể làm các bài tập, bài tập lớn,

đồ án… học tập qua trải nghiệm

Ngoài ra ta đối sánh phương pháp dạy và học, không gian làm việc và trang thiết bị

IV Chương trình đào tạo tích hợp

Cuối cùng ta thực hiện bước 5: thiết kế lại chương trình đào tạo Để có thể tích hợp các kỹ năng vào chương trình đào tạo theo CDIO thì chương trình đào tạo cần thỏa mãn:

- Chương trình đào tạo được tổ chức qua các môn học Tuy nhiên, chương trình đào tạo được tái cấu trúc sao cho các môn học kết nối và hỗ trợ lẫn nhau hơn

- Các kỹ năng cá nhân, giao tiếp, kiến tạo sản phẩm, quy trình và hệ thống được tích chặt chẽ vào các môn học

- Mỗi môn học hoặc trải nghiệm học tập đặt ra các chuẩn đầu ra cụ thể về kiến thức chuyên môn,

về các kỹ năng cá nhân và giao tiếp, kiến tạo sản phẩm, quy trình và hệ thống

- Thiết kế CTĐT là một kế hoạch rõ ràng được toàn thể giảng viên của chương trình tiếp nhận và làm chủ

Khi thay đổi phương pháp dạy và học cần phải thay đổi cấu trúc chương trình đào tạo, giảm số giờ học trên lớp, tăng cường tự học Thay đổi từ dạy nhiều, học ít sang dạy ít, học nhiều Cần nhân rộng hình thức học tập và giảng dạy qua trải nghiệm và đánh giá theo quá trình

Khối kiến thức chương trình KỸ THUẬT CHẾ TẠO

Những môn cơ sở kỹ thuật và ngành chiếm tỉ lệ khá lớn trong chương trình đào tạo Một

sô tín chỉ tự chọn cho phép sinh viên định hướng chuyên ngành với mục tiêu mở rộng sự hiểu biết Những kinh nghiệm thiết kế kỹ thuật là một trong những trải nghiệm lớn nhất của sinh viên trong chương trình Chương trình Kỹ thuật chế tạo, ngành Kỹ thuật Cơ khí bao gồm các khối kiến thức sau: Toán và khoa học tự nhiên; Cơ sở kỹ thuật; Cơ sở ngành và chuyên ngành; Khoa học xã hội và nhân văn, chính trị, văn hoá…; Ngoại ngữ; Giáo dục thể chất; Giáo dục quốc phòng

Khối kiến thức Toán và khoa học tự nhiên bao gồm: Toán bao gồm: giải tích, xác suất thống kê, đại số tuyến tính, phương pháp tính; Vật lý và thí nghiệm vật lý; Hóa học đại cương; Tin học đại cương

Khối kiến thức Cơ sở kỹ thuật và cơ sở ngành bao gồm: Cơ học: Cơ lý thuyết (Tĩnh học, động học và động lực học), Cơ lưu chất và thí nghiệm, Sức bền vật liệu, Nguyên lý máy, Chi tiết máy và cơ sở thiết kế máy; Kỹ thuật điện – điện tử và điều khiển tự động: Kỹ thuật điện, điện tử, trang bị điện, điện tử, kỹ thuật điều khiển tự động; Giao tiếp kỹ thuật: Vẽ kỹ thuật, Vẽ cơ khí và

cơ sở khác: Thủy lực và khí nén, Vật liệu học và xử lý, Nhiệt động lực học và truyền nhiệt…

Khối kiến thức về chuyên ngành và hỗ trợ bao gồm: Dung sai và kỹ thuật đo; Thiết kế kỹ thuật; Kỹ thuật chế tạo; Trang thiết bị hỗ trợ; Tự động hóa sản xuất CAD/CAM/CNC…

- Khối kiến thức rèn luyện kỹ năng: các môn thực tập cơ khí đại cương 1, 2, thực tập kỹ thuật Sử dụng các hệ thống vẽ 2D (vẽ kỹ thuật, vẽ cơ khí), mô hình hóa 3D (mô hình hóa hình học), phân tích (Phần tử hữu hạn) và gia công CAM (CAD/CAM/CNC)…

Theo mô hình CDIO, các kỹ năng được lồng các kỹ năng vào trong các môn học chứ

không phải dạy các kỹ năng bằng môn học riêng (Hình 4)

Tích hợp theo thời gian

Tích hợp song song

Hình 4 Lồng các kỹ năng vào trong các môn học [2]

Tích hợp toàn diện Như thế cần phải tái cấu trúc lại phân bố khối kiến thức theo học kỳ: đưa một số môn cơ

sở kỹ thuật và chuyên ngành lên các học kỳ đầu (Bảng 4)

Bảng 4 Phân bố khối kiến thức theo học kỳ

Học kỳ 1 Học kỳ 2 Học kỳ 3 Học kỳ 4 Học kỳ 5 Học kỳ 6 Học kỳ 7 Học kỳ 8 Học kỳ 9

Khoa học tự nhiên Cơ sở kỹ thuật và chuyên ngành

C ơ sở kỹ thuật và chuyên ngành

Toán và khoa học TN Kiến thức xã hội, nhân văn, kinh tế, chính trị…

Tốt nghiệp (C,D,I.O)

Đồ án cơ sở (I,O) Đồ án tích hợp thiết kế (C, D) Đồ án tích hợp Chế

tạo (D, O)

Tốt nghiệp (C,D,I.O)

Các môn học có các bài tập lớn để rèn luyện các kỹ năng giải quyết vấn đề Các đồ án môn học hoặc bài tập lớn để rèn luyện các kỹ năng CDIO (Bảng 5):

Bảng 5

Đồ án C (ý tưởng) D (Thiết kế) I (Chế tạo) O (Vận hành)

Khi xây dựng chương trình đào tạo thì các môn đồ án và kỹ năng nên xếp xoay quanh các môn học kiến thức (Hình 5) Tái cấu trúc lại các môn học trong khối kiến thức theo nội dung chi tiết môn học, như khối kiến thức điện - điện tử, khối kiến thức Kỹ thuật chế tạo…

Hiện hành Kỹ thuật

điện (2tc)

Kỹ thuật điện tử (3tc)

Thực hành điện - điện tử (2tc)

Trang bị điện - điện tử

Hiệu chỉnh Kỹ thuật điện và

TN (3tc)

Kỹ thuật điện tử và

TN (3tc)

Trang bị điện và điện tử và TN (2tc) Lựa chọn cấu trúc khối môn học phù hợp (Hình 6)

Hình 5 Hình 6 Cấu trúc khối môn học

Ví dụ cho mô hình dạng mắt xích là các môn học: Chi tiết máy, Vẽ cơ khí và Đồ án môn học Thiết kế hệ thống truyền động Cơ khí:

Chi tiết máy

Vẽ cơ khí

Đồ án Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí

Sau đó từng môn học 1 thống nhất mức độ mong muốn theo đề cương CDIO (Bảng 5)

Bảng 5