Dựa vào định nghĩa về năng lực và các quan điểm về sáng tạo, chúng tôi định nghĩa năng lực sáng tạo TKKT như sau: Năng lực sáng tạo TKKT là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ[r]
(1)151 HNUE JOURNAL OF SCIENCE DOI: 10.18173/2354-1075.2020-0015 Educational Sciences, 2020, Volume 65, Issue 1, pp 151-162
This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn
XÂY DỰNG CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC SÁNG TẠO THIẾT KẾ KĨ THUẬT TRONG GIÁO DỤC STEM Nguyễn Văn Biên1, Nguyễn Thị Vân Anh1,2, Đặng Văn Sơn3,4
và Nguyễn Thị Tố Khuyên3
1
Khoa Vật lí,Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2Trường Đại học Văn hóa Nghệ thuật Quân đội, 3
Học viện Sáng tạo S3
4Trung tâm Nano Năng lượng,Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Tóm tắt. Sáng tạo lực quan trọng người kỉ 21 để đáp ứng thách thức phức tạp tương lai Mặt khác, sáng tạo đóng vai trị quan trọng học STEM (khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán) xây dựng theo quy trình thiết kế kĩ thuật Do đó, cơng cụ để đánh giá sáng tạo thiết kế kĩ thuật thông qua học STEM cần thiết Nghiên cứu nhằm thiết kế công cụ tự đánh giá lực sáng tạo học sinh thiết kế kĩ thuật thông qua học STEM Dữ liệu thu thập từ 160 học sinh trung học phổ thông miền Bắc miền Trung Việt Nam Để xác định giá trị thang đo, phân tích độ tin cậy, phân tích nhân tố khám phá (EFA) phân tích nhân tố khẳng định (CFA) sử dụng Kết phân tích cho thấy cơng cụ có độ tin cậy cao tính giá trị phù hợp để sử dụng đánh giá sáng tạo Học sinh tự đánh giá lực sáng tạo thiết kế kĩ thuật thân thông qua công cụ
Từ khóa:Sáng tạo, sáng tạo thiết kế kĩ thuật, đánh giá lực sáng tạo
1 Mở đầu
Khoa học công nghệ phát triển nhanh chóng, ảnh hưởng trực tiếp lên sống hệ thống nghề nghiệp xã hội Sáng tạo yếu tố then chốt để thể chất lượng nhân lực đáp ứng công việc tương lai [1] Phát huy sáng tạo yêu cầu quan trọng trường học chương trình giảng dạy [2] Trong đó, giáo dục lại ni dưỡng kìm hãm sáng tạo [3] Ở góc nhìn khác, giáo dục kĩ thuật đóng vai trị quan trọng để cung cấp nguồn nhân lực có tư sáng tạo, đổi tư phê phán cho quốc gia, góp phần vào phát triển bền vững kinh tế [4] Sáng tạo nên phận quan trọng giáo dục kĩ thuật mục tiêu đầu sinh viên – lực lượng lao động tương lai [5] Có thể thấy, dạy học nhằm phát triển lực sáng tạo học sinh cần thiết để đáp ứng yêu cầu công việc kỉ 21 học liên quan đến kĩ thuật, tạo hội để học sinh phát triển sáng tạo
Quan điểm tích hợp khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học (STEM) trở thành xu hướng Việt Nam từ năm 2014 đến Chương trình tổng thể ban hành kèm theo Thông tư số
(2)152
32/2018/TT-BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 Bộ Giáo dục Đào tạo khuyến khích dạy học số chủ đề STEM học sinh THCS THPT Các học STEM thường hướng dẫn quy trình thiết kế kĩ thuật (TKKT) nhằm giải vấn đề thực tiễn [6] Do đó, học STEM hướng đến mục tiêu phát triển sáng tạo học sinh
Nhiều kiểm tra đánh giá lực sáng tạo xuất từ khoảng năm 1950 đến nay, ví dụ SI (Structure of the Intellect) tập trung đo lường tư phân kì (đưa ý tưởng độc đáo với nhiều phương án, giải pháp cho vấn đề), EpoC (Evaluation of Potential Creativity) đo lường kiểu tư phân kì hội tụ Đối với lĩnh vực kĩ thuật, đánh giá tiêu biểu nhắc đến Owens Creativity Test (1960), Purdur Creativity Test (1959, 1960), Creative Engineering Design Assessment (CEDA) (2008, 2011) Đánh giá sáng tạo Owens phát triển để đánh giá sáng tạo lĩnh vực kĩ thuật khí Người đánh giá liệt kê giải pháp cho vấn đề liên quan đến khí (tư phân kì) Độ tin cậy cơng cụ từ 0,38 đến 0,91 tính giá trị dao động từ 0,6 đến 0,72 Đánh giá sáng tạo Purdue PCT phát triển Lawshe and Harris cho nhân kĩ thuật Người tham gia yêu cầu liệt kê nhiều cách sử dụng cho hai hình dạng cung cấp PCT có độ tin cậy tốt (0,86 đến 0,95) Mặc dù công cụ có độ tin cậy tính giá trị cao lại sử dụng đánh giá kĩ thuật công cụ không đánh giá trực tiếp tính độc đáo Đánh giá sáng tạo TKKT CEDA cung cấp cách thức đánh giá TKKT CEDA xây dựng dựa việc cải thiện nhược điểm PCT mơ hình tư phân kì với câu hỏi mở Guilford [7] CEDA công cụ đánh giá việc giải vấn đề tìm kiếm vấn đề [8] CEDA đánh giá thuộc tính sáng tạo bao gồm: tính lưu lốt - số lượng ý tưởng (fluency), tính linh hoạt - nhóm/loại ý tưởng (flexibility), tính độc đáo - tính mới, độc đáo ý tưởng (originality) tính hữu ích (useful) [9]
Các công cụ đánh giá sáng tạo kĩ thuật học sinh thông qua kiểm tra Tuy nhiên, số trường hợp với trình tác động ngắn, số hành vi sáng tạo học sinh có thay đổi chưa đủ để thay đổi khả sáng tạo sản phẩm (thường qua kiểm tra) Do đó, nghiên cứu nhằm thiết kế công cụ tự đánh giá lực sáng tạo học sinh học STEM thông qua mức độ thường xuyên thực hành vi sáng tạo Việc xây dựng phát triển cơng cụ dựa thuộc tính sáng tạo quy trình thiết kế kĩ thuật
2 Nội dung nghiên cứu 2.1 Năng lực sáng tạo
Tổ chức phi phủ P21 (The Partnership for 21st Century Learning) đưa sáng tạo đổi (Creativity and innovation) kĩ cần thiết kỉ 21 Chương trình tổng thể ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT xác định rõ lực giải vấn đề sáng tạo ba lực chung cần hình thành phát triển cho học sinh Sáng tạo hoạt động quan trọng tất hoạt động người Những nhà văn phịng có đầy đủ đồ nội thất, thiết bị nhiều tiện ích sản phẩm sáng tạo [10] Có thể thấy, sáng tạo lực cần thiết nhiều lĩnh vực quảng cáo, âm nhạc, hội họa, văn học lĩnh vực kĩ thuật Tờ báo thiết kế (Design News, 2007) cho biết 65% kĩ sư nghành khí, ứng dụng, công ty kĩ thuật sản xuất đồng ý kĩ sư ngày cần sáng tạo đổi để cạnh tranh toàn cầu [11]
(3)153 thực tế [13] Tư sáng tạo đề cập đến cách người tiếp cận vấn đề đưa giải pháp [14] Sáng tạo việc tạo ý tưởng độc đáo [15] Sáng tạo coi q trình tiến tới mới, lực tạo mới, sáng tạo đánh giá sở sản phẩm mới, độc đáo có giá trị [16] Sáng tạo hoạt động tạo có đồng thời tính tính ích lợi Cụm từ “bất kì gì” cho thấy kết sáng tạo hoạt động sáng tạo có lĩnh vực giới vật chất giới tinh thần miễn “cái gì” có đồng thời tính tính ích lợi Nếu thỏa mãn hai khơng coi sáng tạo [17]
Trong TKKT, sáng tạo xác định học sinh đưa giải pháp kĩ thuật mới, phù hợp, có giá trị hữu dụng [18] Sáng tạo bao gồm tính độc đáo (tính mới) tính hữu ích (khả áp dụng vào thực tiễn) [19, 20] Sáng tạo kĩ thuật trình tạo sáng chế cơng nhận ứng dụng để sản xuất công cụ cho sống người [16] Sáng chế xem thiết bị, dụng cụ hay trình tạo sản phẩm sau nghiên cứu thử nghiệm Sản phẩm công nhận sản phẩm sáng chế có tính tính hữu dụng Các kĩ sư không giải vấn đề thẩm mĩ họa sĩ mà họ phải đưa giải pháp ngăn ngừa vấn đề tiềm ẩn, giải vấn đề dựa hạn chế thơng số kĩ thuật Hơn nữa, khía cạnh khác sáng tạo kĩ thuật sáng tạo chức năng, kiểu sáng tạo liên quan đến sản phẩm hệ thống thông tin kinh doanh, quy trình dịch vụ, kĩ thuật phương pháp (quy trình sản xuất, quy trình kiểm sốt, dịch vụ hậu cần) [21]
Năng lực cấu trúc tâm lí nhân cách phù hợp với yêu cầu đòi hỏi đặc trưng loại hoạt động, làm cho hoạt động đạt kết cao điều kiện định Năng lực gắn liền với hoạt động, hình thành phát triển qua hoạt động Năng lực tính hiệu hoạt động, khơng đạt hiệu cao khơng thể gọi có lực [22] Năng lực thuộc tính cá nhân hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có trình học tập, rèn luyện, cho phép người huy động tổng hợp kiến thức, kĩ thuộc tính cá nhân khác hứng thú, niềm tin, ý chí,…thực thành cơng loại hoạt động định, đạt kết mong muốn điều kiện cụ thể [23]
Dựa vào định nghĩa lực quan điểm sáng tạo, định nghĩa lực sáng tạo TKKT sau: Năng lực sáng tạo TKKT khả huy động tổng hợp kiến thức, kĩ thuộc tính cá nhân để thực thành cơng hoạt động tạo sản phẩm mới, độc đáo giải vấn đề cách hiệu quả, đáp ứng yêu cầu hạn chế kĩ thuật (bối cảnh cụ thể, kinh tế, môi trường, đạo đức)
Đặc trưng sáng tạo thuộc tính, thuộc tính khơng tách rời mà chúng liên quan mật thiết, tác động qua lại lẫn nhau, bổ sung cho
Guilford cho sáng tạo bao gồm đặc điểm: tính lưu lốt (khả tạo số lượng lớn ý tưởng giải pháp vấn đề), tính linh hoạt (khả đồng thời đề xuất nhiều cách tiếp cận cho vấn đề cụ thể), tính độc đáo (khả tạo ý tưởng mới, độc, lạ), tính chi tiết (khả hệ thống hóa xếp chi tiết ý tưởng đầu thực nó) [24]
Sáng tạo bao gồm tư phân kì (tạo nhiều ý tưởng, giải pháp cho vấn đề) tư hội tụ (lựa chọn ý tưởng, giải pháp độc đáo) [25]
Sáng tạo kĩ thuật bao gồm tư hội tụ tư phân kì [26], ngồi đánh giá sáng tạo thơng qua đánh giá thuộc tính sáng tạo: tính lưu lốt (fluency), tính linh hoạt (flexibility), tính độc đáo (originality) tính hữu ích (useful) [9]
(4)154
công cụ để học sinh tự đánh giá Trong Giáo trình tâm lí học sáng tạo cụ thể hóa thuộc tính sáng tạo gồm: tính độc đáo, tính thành thục, tính mềm dẻo, tính chi tiết (hồn thiện), tính nhạy cảm vấn đề (Bảng 1) [16]
Bảng Các thuộc tính sáng tạo
Thuộc tính Chỉ báo đánh giá
Tính độc đáo (originality)
Là lạ câu trả lời, giải pháp, tính chất phát so với tổng số câu trả lời, giải pháp, tính chất đưa
Tính thành thục (fluency)
Là số lượng ý tưởng, giải pháp đưa hay thuộc tính phát
Tính mềm dẻo (flexibility)
Là số lượng nhóm câu trả lời, thuộc tính, giải pháp phát hiện, tạo dựng
Tính chi tiết, hoàn thiện (elaboration)
Là số lượng ý tưởng chi tiết, cụ thể ghi nhận Tính nhạy cảm vấn đề
(problem sensibility)
Là số lượng vấn đề, tình huống, bất ổn phát hay nghi ngờ
Đại học Kĩ thuật khoa học ứng dụng thuộc đại học Colorado Boulder kết hợp với Quỹ khoa học Quốc gia (NSF) đưa tra quy trình thiết kế kĩ thuật (TKKT) trang teachengineering.org bao gồm bước: xác định cần thiết, nghiên cứu vấn đề, phát triển giải pháp khả dĩ, lựa chọn giải pháp khả thi, chế tạo sản phẩm mẫu, thử nghiệm đánh giá sản phẩm mẫu, cải tiến Dựa quy trình thiết kế kĩ thuật thuộc tính sáng tạo, chúng tơi xây dựng công cụ tự đánh giá lực sáng tạo cho HS gồm 17 số hành vi phân theo nhóm thuộc tính sáng tạo: lưu lốt (LL), linh hoạt (LH), độc đáo (DD), chi tiết (CT) Bằng cách xem xét thuộc tính sáng tạo thể bước quy trình TKKT (Bảng 2), thuộc tính chúng tơi coi thành tố lực sáng tạo Ví dụ: Trong bước xác định cần thiết tính lưu lốt thể hành vi “liệt kê nhiều vấn đề giải quyết”, tính linh hoạt lại thể cách “xác định vấn đề giải theo nhiều cách tiếp cận, góc độ, phương diện” cịn “nhận vấn đề mới, bất cập” lại thể tính độc đáo
Bảng Thuộc tính sáng tạo thể bước quy trình thiết kế kĩ thuật
Các bước quy trình thiết kế kĩ thuật
Thuộc tính sáng tạo
Lưu lốt Linh hoạt Độc đáo Chi tiết
Xác định cần thiết LL4 LH3 DD1
Nghiên cứu vấn đề LH5 DD2
Phát triển giải pháp LL1, LL3 LH1 DD3
Lựa chọn giải pháp khả thi LL2 LH2, LH4 CT1, CT2
Chế tạo sản phẩm mẫu CT3
Thử nghiệm đánh giá CT5
(5)155 2.2 Phương pháp nghiên cứu
Công cụ tự đánh giá lực sáng tạo bao gồm thành tố: lưu loát, linh hoạt, độc đáo, chi tiết Sau xây dựng nhóm gồm 17 số hành vi dạng Likert bao gồm câu mô tả hành vi cụm năm phản hồi tùy chọn Chúng mời chuyên gia kĩ thuật để đánh giá phù hợp câu mô tả Các mục bị đánh giá khơng giá trị bị xóa thay thế, mục chưa rõ ràng sửa đổi Ngôn từ xem xét để đảm bảo phù hợp với học sinh phổ thông (Bảng 3)
- Thành tố “Lưu loát” gồm số hành vi - Thành tố “Linh hoạt” gồm số hành vi - Thành tố “Độc đáo” gồm số hành vi - Thành tố “Chi tiết” gồm số hành vi
Bảng Công cụ tự đánh giá lực sáng tạo thiết kế kĩ thuật
(Các mức độ ghi Bảng 3: 1- Không bao giờ, 2- Hiếm khi; 3- Thỉnh thoảng; 4- Thường xun; 5- Ln ln)
Thuộc tính sáng tạo
Nội dung Mức độ Mức độ Mức độ Mức độ Mức độ
LL1 Tôi đưa nhiều ý tưởng thiết kế dựa
một sở khoa học học tìm hiểu
LL2
Tôi sử dụng nhiều nguyên vật liệu khác (VD: que tre, đũa tre, ) thiết kế
LL3 Tôi liệt kê nhiều đối tượng sử dụng thiết
kế/sản phẩm
LL4 Tôi liệt kê nhiều vấn đề mà thiết kế/sản
phẩm giải
LH1
Tôi đưa nhiềuý tưởng thiết kế khác biệt để giải vấn đề kĩ thuật theo nhiều cách tiếp cận, nhiều góc độ
LH2 Tôi sử dụng nhiều nhóm nguyên vật liệu
khác (VD: kim loại, gỗ, nhựa )
LH3
Tôi xác định vấn đề mà thiết kế/sản phẩm giải theo nhiều cách tiếp cận, nhiều góc độ, phương diện
LH4 Tơi liệt kê nhiều nhóm đối tượng sử
dụng thiết kế/sản phẩm
LH5
Tơi tìm kiếm (hỏi người có chun mơn, khảo sát ) sử dụng thơng tin phản hồi/phê bình để sửa đổi, cải tiến
mơ hình
DD1
Tôi nhận vấn đề mới, bất cập
trong sản phẩm có sống
(6)156
DD2 Tôi phát chức của
các sản phẩm/thiết kế có
DD3
Tôi đưa giải pháp mới, hiếm, lạ dựa kết hợp kinh nghiệm kiến thức khoa học
CT1
Tôi lựa chọn một ý tưởng thiết kế khả thi, sáng tạo, độc đáo dựa phân tích, đánh giá thân người có chun mơn
CT2
Tôi cụ thể hóa ý tưởng bản vẽ kĩ thuật (ghi rõ thông số kĩ thuật kích thước, ngun vật liệu, hình dáng )
CT3 Tôi xây dựng mơ hình vật chất thử nghiệm
mơ hình
CT4 Tơi nghĩ cách để sửa đổi, cải tiến mơ
hình tốt
CT5
Tơi xem xét mơ hình/sản phẩm tơi đạt mục đích yêu cầu thiết kế chưa
Có 224 học sinh lớp 10, 11 lựa chọn từ 13 trường THPT miền Bắc miền Trung Việt Nam tham gia thử nghiệm Chúng thu 160 phản hồi trả lời đầy đủ tất 17 câu Các số liệu thu thập xử lí phần mềm SPSS 25 cho Windows Các số hành vi (biến quan sát) đánh giá dựa kết phân tích Phân tích nhân tố khám phá EFA để rút nhân tố, nghiên cứu sử dụng phương pháp trích Pricipal axis factoring với phép xoay Varimax Độ tin cậy (hệ số Cronbach’s Alpha ), phân tích nhân tố khẳng định CFA để đánh giá phù hợp công cụ
2.3 Kết thảo luận
(7)157
Bảng Công cụ tự đánh giá lực sáng tạo thiết kế kĩ thuật sửa đổi
(Các mức độ ghi Bảng 4: 1- Không bao giờ; 2- Hiếm khi; 3- Thỉnh thoảng; 4- Thường xuyên; 5- Luôn luôn)
Stt Nội dung Mức
độ
Mức độ
Mức độ
Mức độ
Mức độ Tôi liệt kê nhiều đối tượng sử dụng thiết kế/sản
phẩm
2 Tôi liệt kê nhiều vấn đề mà thiết kế/sản phẩm
giải
3 Tơi sử dụng nhiều nhóm ngun vật liệu khác
(VD: kim loại, gỗ, nhựa )
4
Tôi xác định các vấn vấn đề mà thiết kế/sản phẩm giải theo nhiều cách tiếp cận, nhiều góc độ, phương diện
5
Tơi tìm kiếm (hỏi người có chun môn, khảo sát ) sử dụng thông tin phản hồi/phê bình để sửa đổi, cải tiến mơ hình
6 Tôi nhận vấn đề mới, bất cập
sản phẩm có sống
7 Tôi phát chức mới sản
phẩm/thiết kế có
8 Tôi đưa giải pháp mới, hiếm, lạ dựa kết
hợp kinh nghiệm kiến thức khoa học
9
Tôi lựa chọn một ý tưởng thiết kế khả thi, sáng tạo, độc đáo dựa phân tích, đánh giá thân người có chun môn
10
Tơi cụ thể hóa ý tưởng bản vẽ kĩ thuật (ghi rõ thông số kĩ thuật kích thước, ngun vật liệu, hình dáng )
11 Tôi xây dựng mơ hình vật chất thử nghiệm mơ
hình
12 Tơi nghĩ cách để sửa đổi, cải tiến mơ hình tốt
hơn
13 Tơi xem xét mơ hình/sản phẩm tơi đạt
mục đích yêu cầu thiết kế chưa