10. Cấu trỳc của luận ỏn
3.1. Nhiệm vụ 1: Phõn tớch chương trỡnh đào tạo đại học ngành kĩ thuật
3.1.2. Định hướng lựa chọn nội dung kĩ thuật cơ khớ thớch hợp với học bằng
làm
Nếu cỏc học phần kĩ thuật cơ khớ là đồ ỏn mụn học hoặc học phần thực hành thỡ cú thể ỏp dụng dạy học theo tiếp cận học bằng làm cho hầu hết cỏc bài học trong mụn học hoặc toàn học phần. Nhưng nếu cỏc học phần là dạng tớch hợp lý thuyết và thực hành thỡ việc lựa chọn cỏc bài học thớch hợp với dạy học theo tiếp cận học bằng làm cần phải dựa vào cỏc tiờu chớ sau:
(1) Tập trung vào nội dung về thiết kế, chế tạo, gia cụng hoặc vận hành mỏy múc và hệ thống cơ khớ thực tế
Vớ dụ, học phần Cụng nghệ CNC là học phần tớch hợp cả thời lượng lý thuyết và thực hành. Cấu trỳc học phần bao gồm cỏc chương, mục hoặc bài học khỏc nhau. Khi đú, dạy học kĩ thuật cơ khớ theo tiếp cận học bằng làm cú thể phự hợp với bài học/ chủ đề như:
- Lập trỡnh chương trỡnh điều khiển trờn mỏy tiện CNC. - Lập trỡnh chương trỡnh điều khiển trờn mỏy phay CNC. - Thao tỏc vận hành mỏy cụng cụ CNC...
Qua vớ dụ trờn cho thấy, dạy học kĩ thuật cơ khớ theo tiếp cận học bằng làm là nhấn mạnh việc ỏp dụng lý thuyết để hỡnh thành năng lực làm việc thực tế bằng hành động, thực hành, thực nghiệm.
(2) Chứa đựng cỏc nhiệm vụ, thỏch thức kĩ thuật từ cỏc sự kiện thực tế phức tạp
Cỏc nhiệm vụ, thỏch thức kĩ thuật từ cỏc sự kiện thực tế phức tạp đũi hỏi sinh viờn phải làm việc thực sự bằng cả trớ tuệ và thể chất để hỡnh thành ý tưởng sỏng tạo, giải phỏp tối ưu cho vấn đề rồi mới đến những hành động vật chất. Dạy học kĩ thuật cơ khớ theo tiếp cận học bằng làm sẽ khụng cú hiệu quả như mong muốn nếu sinh viờn chỉ đơn thuần thực hành kĩ thuật với cỏc cụng việc qui tắc, cứng nhắc theo những kế hoạch hoặc khuụn mẫu cho trước.
Những nội dung thực hành như vậy là phự hợp với kiểu học bằng sao chộp bắt chước hơn là việc học bằng làm. Do đú, cựng là bài thực hành cơ khớ nhưng giảng viờn cũng phải xem xột bài học đú cú phự hợp với kiểu học bằng làm khụng?
(3) Tăng cường rốn luyện kỹ năng nghề nghiệp kĩ thuật cơ khớ
Bản chất của học bằng làm là nhấn mạnh đến việc ỏp dụng cỏc kiến thức lý thuyết để làm chủ cỏc hành động kĩ thuật trong cỏc bối cảnh thực tế phức tạp của sinh viờn, qua đú họ tự học được cỏc kiến thức và kỹ năng bằng chớnh hành động của mỡnh. Làm chủ cỏc hành động kĩ thuật dựa vào lý thuyết cũng cú nghĩa là sự thành thạo cỏc kỹ năng nghề nghiệp về chế tạo, gia cụng và vận hành mỏy múc, hệ thống cơ khớ.
Túm lại, giảng viờn cần phải căn cứ vào cỏc tiờu chớ trờn để xem xột một chủ đề/bài học trong học phần tớch hợp, học phần thực hành cú thực sự phự hợp với học bằng làm khụng, hay phự hợp với việc học bằng sao chộp bắt chước theo khuụn mẫu định sẵn. Từ đú lựa chọn cỏc bài học phự hợp với dạy học kĩ thuật cơ khớ theo kiểu học bằng làm.
3.2. Nhiệm vụ 2: Thiết kế nhiệm vụ kĩ thuật cơ khớ trong dạy học theo tiếp cận học bằng làm
3.2.1. Tiờu chớ chung của cỏc nhiệm vụ kĩ thuật cơ khớ
(1) Là nhiệm vụ kĩ thuật mang tớnh mở
Đõy là cỏc dạng nhiệm vụ khụng cú lời giải cố định đối với cả giảng viờn và sinh viờn, kết quả học tập cũng khụng thể dự đoỏn trước bởi sự lập luận và lựa chọn giải phỏp của mỗi sinh viờn là khỏc nhau.
Trong thực tế, hầu hết cỏc vấn đề kĩ thuật thường đặt dưới nhiệm vụ mở, đũi hỏi người làm phải lựa chọn tham số để cho kết quả tối ưu, điều này hoàn toàn phự hợp với bản chất của dạy học kĩ thuật cơ khớ ở đại học theo tiếp cận học bằng làm.
(2) Tập trung giải quyết cỏc vấn đề kĩ thuật cơ khớ trong thực tế
Nội dung nhiệm vụ kĩ thuật phải xuất phỏt từ những vấn đề kĩ thuật cơ khớ của bối cảnh thực. Kết quả thực hiện cỏc nhiệm vụ kĩ thuật cần tạo ra những sản phẩm thực hoặc giải phỏp thiết kế cú ý nghĩa thực tiễn xó hội, thậm chớ cú thể mang lại những tỏc động xó hội tớch cực.
(3) Định hướng thực hành, lao động
Quỏ trỡnh thực hiện nhiệm vụ kĩ thuật cơ khớ đũi hỏi sinh viờn phải ỏp dụng cỏc kết quả phõn tớch lý thuyết để thực hành, lao động nhằm tạo ra những sản phẩm vật chất hoặc giải phỏp cụng nghệ, chứ khụng chỉ giới hạn trong những thu hoạch lý thuyết. Thụng qua đú, sinh viờn kiểm tra, củng cố, mở rộng hiểu biết lý thuyết cũng như rốn luyện cỏc kỹ năng hành động, kinh nghiệm làm việc thực tiễn. Đõy chớnh là con đường hiệu quả để sinh viờn nhanh chúng trưởng thành trước khi bước vào thế giới nghề nghiệp thực sự.
(4) Đề cao nỗ lực làm việc của cỏ nhõn hơn so với hợp tỏc nhúm
Cần nhấn mạnh rằng, dạy học hiện đại đũi hỏi người học vừa nỗ lực làm việc cỏ nhõn, vừa tăng cường hợp tỏc nhúm. Tuy nhiờn, bản chất của dạy học kĩ thuật cơ khớ theo tiếp cận học bằng làm cú phần nhấn mạnh nỗ lực cỏ nhõn hơn chỳt ớt so với hợp tỏc nhúm. Bởi vỡ, học bằng làm đề cao việc ỏp dụng cỏc nguyờn tắc lý thuyết để giải quyết cỏc vấn đề kĩ thuật thực tế bằng những giải phỏp tối ưu nờn nú cú phần chịu ảnh hưởng lớn hơn bởi tớnh sỏng tạo mang tớnh cỏ nhõn húa của sinh viờn.
3.2.2. Cụng việc 2.1: Thiết kế nhiệm vụ chế tạo và vận hành kĩ thuật cơ khớ dưới dạng nghiờn cứu trường hợp
3.2.2.1. í nghĩa của nghiờn cứu trường hợp trong dạy học kĩ thuật cơ khớ theo tiếp cận học bằng làm
Kĩ thuật cơ khớ là một lĩnh vực lao động liờn quan trực tiếp đến cỏc cụng việc chế tạo, vận hành, lắp rỏp cỏc thiết bị cơ khớ và hệ thống cơ khớ, và giải
quyết cỏc vấn đề liờn quan đến mỏy múc, thiết bị cơ khớ trong dõy chuyền sản xuất. Tất cả cỏc cụng việc trờn đều cú sự đúng gúp to lớn của cỏc kĩ sư, cỏn bộ kĩ thuật cơ khớ. Để giỳp sinh viờn kĩ thuật cơ khớ cú thể đảm nhận tốt cụng việc của người kĩ sư cơ khớ, họ phải được tạo điều kiện học bằng làm với tỡnh huống kĩ thuật, cụng việc thực, chứ khụng phải là giả định.
Trường hợp là dựa trờn sự thật, cỏc vấn đề phức tạp được viết ra để kớch thớch tư duy và hành động giải quyết vấn đề của sinh viờn. Cỏc trường hợp thường khụng cú một cõu trả lời đỳng tuyệt đối, duy nhất mà nú phụ thuộc vào bối cảnh diễn ra sự kiện. Học tập dựa vào nghiờn cứu trường hợp chớnh là cỏc hành động tương tỏc của sinh viờn với những sự kiện thực tế, trong đú họ xem xột kĩ lưỡng vấn đề từ quan điểm cỏ nhõn, sau đú nỗ lực cố gắng giải quyết vấn đề một cỏch tối ưu nhất.
Vỡ vậy, nghiờn cứu trường hợp chớnh là con đường hữu hiệu để giỳp sinh viờn cú những thực hành lõm sàng cỏc cụng việc của một kĩ sư cơ khớ. Sử dụng nghiờn cứu trường hợp trong dạy học chế tạo và vận hành cơ khớ là dạy bằng việc sử dụng tỡnh huống kĩ thuật thực tế chứa đựng thỏch thức mà người kĩ sư cơ khớ phải đối mặt để giải quyết. Nghiờn cứu trường hợp cung cấp mụi trường tuyệt vời để sinh viờn cú những tỡm tũi dựa vào thực nghiệm để xem xột cỏc vấn đề kĩ thuật cơ khớ trong bối cảnh cụ thể.
3.2.2.2. Quy trỡnh thiết kế nghiờn cứu trường hợp trong dạy học kĩ thuật cơ khớ theo tiếp cận học bằng làm
Từ những phõn tớch trờn cho thấy, cỏc bài học về chế tạo và vận hành kĩ thuật cơ khớ là rất thớch hợp để ỏp dụng nghiờn cứu trường hợp. Sự đa dạng phong phỳ về cỏc sự cố, sự kiện trong cụng việc chế tạo và vận hành mỏy múc, thiết bị cơ khớ cú thể cung cấp trường hợp nghiờn cứu để sinh viờn ỏp dụng nguyờn tắc lý thuyết vào việc chứng minh và hành động. Trong dạy học chế tạo và vận hành cơ khớ, giảng viờn cú thể sử dụng cỏc nghiờn cứu trường hợp để đưa sinh viờn
vào những vấn đề thực tế phức tạp mà họ cú thể phải đối mặt trong tương lai, bản thõn sinh viờn cú cơ hội học được những kinh nghiệm thực tế đầy thỳ vị và cú cả sự thỏch thức. Để cú bản thiết kế nghiờn cứu trường hợp tốt, giảng viờn cần phải dựa vào quy trỡnh gồm 3 bước sau [11]:
Bước 1: Xỏc định mục tiờu bài học
Mục tiờu bài học chớnh là những kết quả mà giảng viờn mong muốn sinh viờn sẽ đạt được thụng qua nghiờn cứu trường hợp. Nhỡn chung, nghiờn cứu trường hợp thớch hợp với cỏc mục tiờu nhấn mạnh về ba khớa cạnh là: 1/ Áp dụng cỏc nguyờn tắc lý thuyết vào trong cỏc sự kiện thực tế phức tạp; 2/ Phỏt triển cỏc kỹ năng giao tiếp và làm việc theo nhúm; 3/ Hỡnh thành cỏc nguyờn tắc đạo đức nghề nghiệp kĩ thuật khi giải quyết vấn đề.
Bước 2: Lựa chọn nghiờn cứu trường hợp
Bản thõn là chuyờn gia về kĩ thuật cơ khớ nờn giảng viờn cú thể khai khỏc tỡnh huống kĩ thuật thực tế để thiết kế trường hợp. Cỏch làm này sẽ giỳp giảng viờn đỡ tốn quỏ nhiều thời gian mà vẫn cú thể thiết kế cỏc nghiờn cứu trường hợp hiệu quả. Một nghiờn cứu trường hợp được thiết kế tốt cần phải hàm chứa một số cõu hỏi:
- Vấn đề, thỏch thức cần giải quyết là gỡ? - Mục tiờu/ kết quả của giải quyết vấn đề là gỡ? - Bối cảnh diễn ra vấn đề như thế nào?
- Những sự kiện nào là quan trọng cần được xem xột kĩ lưỡng? - Những quyết định nào sẽ/đó/cú thể được đặt ra?
- Nguyờn tắc cốt lừi rỳt ra trong trường hợp là gỡ?
Bờn cạnh những kinh nghiệm của bản thõn, giảng viờn cú thể tỡm thấy cỏc nghiờn cứu trường hợp xuất hiện trong cỏc tài liệu kĩ thuật, hội thảo/ hội nghị khoa học... và cú thể vận dụng vào lớp học.
Bước 3: Biờn soạn nghiờn cứu trường hợp
Cú nhiều loại nghiờn cứu trường hợp khỏc nhau như trường hợp ra quyết cho vấn đề tiến thoỏi lưỡng nan, trường hợp thẩm định để dạy kỹ năng phõn tớch xung quanh cõu hỏi “Điều gỡ đang xảy ra ở đõy?”, trường hợp lịch sử cung cấp bài học kinh nghiệm.
Nội dung dạy học chế tạo và vận hành cơ khớ là phự hợp với dạng trường hợp ra quyết định, thường được biờn soạn theo cấu trỳc gồm cỏc thành phần [11, tr. 74]:
+ Một đoạn văn giới thiệu ngắn thiết lập cỏc vấn đề phải được xem xột và cú thể giới thiệu người ra quyết định tại thời điểm khủng hoảng.
+ Cỏc thụng tin về sự kiện lịch sử cần thiết để hiểu tỡnh hỡnh.
+ Một phần tường thuật sau đú trỡnh bày những diễn biến phỏt triển dẫn đến vấn đề mà nhõn vật chớnh đó phải đối mặt.
+ Cỏc phụ lục theo sau bao gồm cỏc bảng, đồ thị, hoặc cỏc tài liệu giỳp đặt nền tảng đưa ra một giải phỏp cho vấn đề.
Sau khi viết xong cỏc nghiờn cứu trường hợp, giảng viờn cú thể chia sẻ, tham vấn những ý kiến tốt của đồng nghiệp, từ đú cú những sửa đổi, điểu chỉnh bản thiết kế để cú được kết quả tốt nhất.
3.2.2.3. Minh họa thiết kế nhiệm vụ kĩ thuật trong “Bài 5: Tiện trụ bậc” – học phần “Thực hành cắt gọt 1”
a) Mụ tả khỏi quỏt chủ đề/ bài học
Bài học này cung cấp cho sinh viờn những kiến thức cơ bản về cỏc yờu cầu chung của tiện trụ bậc, phương phỏp gia cụng trụ bậc bằng mỏy tiện và những nguyờn tắc an toàn trong quỏ trỡnh lao động (xem chi tiết chương trỡnh ở Phụ lục 2). Tiện trụ bậc cú rất nhiều ứng dụng trong thực tế như: tiện trục động cơ điện, trục hộp giảm tốc, chốt cửa, trục của bỏnh răng trong hộp số...
Việc sử dụng sản phẩm thực tế về tiện trụ bậc để thiết kế nhiệm vụ kĩ thuật sẽ cú giỏ trị hơn rất nhiều so với bài tập giả định.
b) Nội dung nhiệm vụ kĩ thuật
Bài 5: Tiợ̀n trụ bậc
Mục tiờu bài học: Sau khi học xong bài này, người học cú khả năng:
- Trình bày được yờu cõ̀u kĩ thuật, phương pháp gia cụng trụ bậc bằng máy tiợ̀n vạn năng.
- Gia cụng được trụ bậc đảm bảo yờu cõ̀u của nhiợ̀m vụ kĩ thuật. - Tuõn thủ nguyờn tắc vờ̀ an toàn lao đụ̣ng trong thực hành.
Nhiợ̀m vụ kĩ thuật: Tiợ̀n bán trục động cơ xe máy Vespa 150 (1966)
Mụ̣t khách hàng A đờ̀ nghị bạn gia cụng sản phõ̉m nhưng khụng cú bản vẽ chi tiết và thụng sụ́ kĩ thuật cụ thờ̉. Khách hàng mang tới và đưa cho bạn chi tiết thực với lời đờ̀ nghị bạn thiết kế sản phõ̉m tương tự như vậy. Qua mụ tả của khách hàng, đõy là “bán trục Motor” của chiếc xe máy Vespa 150 đời 1966. Nhiợ̀m vụ của bạn là phải gia cụng sản phõ̉m này bằng máy tiợ̀n vạn năng?
(Bỏn trục Motor xe mỏy Vespa 150 đời 1966)
Cụng viợ̀c thực hiợ̀n:
Đo kiểm thụng số kớch thước?
Chọn vật liệu chế tạo nào?
Thiết kế bản vẽ chi tiết?
Lập trỡnh tự gia cụng?
Chọn phương phỏp gia cụng và chế độ cắt hợp lớ?
Chọn dao tiện?
Yờu cầu kĩ thuật cú liờn quan?
Ghi chỳ: Sinh viờn phải hoàn thành 100% bài tập trong xưởng thực hành cắt gọt. Giới hạn bài học dừng lại ở gia cụng trụ bậc.
Trong nhiệm vụ kĩ thuật dưới dạng nghiờn cứu trường hợp nờu trờn hoàn toàn khụng cho trước cỏc tham số kĩ thuật định sẵn, cũng như cỏc quy trỡnh kĩ thuật cho trước như cỏc bài tập truyền thống. Sinh viờn phải trải nghiệm chức năng của sản phẩm cơ khớ trong thực tế, tiến hành đo cỏc thụng số kĩ thuật, lập được phương phỏp gia cụng và cỏc chế độ cắt phự hợp, sau đú mới tiến hành gia cụng chi tiết. Hỡnh 3.1 thể hiện ý tưởng vận dụng mụ hỡnh học bằng làm (Hỡnh 1.5) trong nhiệm vụ Tiện bỏn trục động cơ xe mỏy Vespa 150.
Hỡnh 3.1: Mụ hỡnh học bằng làm trong nhiệm vụ Tiện bỏn trục động cơ xe mỏy Vespa 150
3.2.3. Cụng việc 2.2: Thiết kế nhiệm vụ thiết kế kĩ thuật cơ khớ dưới dạng dự ỏn học tập trải nghiệm
3.2.3.1. í nghĩa của dự ỏn học tập trải nghiệm (Experiential learning project) trong dạy học kĩ thuật cơ khớ theo tiếp cận học bằng làm
Tất cả nghiờn cứu trờn khắp thế giới đều thừa nhận rằng dự ỏn học tập phải là một nhiệm vụ cốt lừi trong đào tạo kĩ thuật cơ khớ. Sử dụng cỏc dự ỏn học tập trong dạy học cỏc học phần đồ ỏn thiết kế kĩ thuật là cỏch tiếp cận hiệu quả nhất để phỏt triển năng lực thiết kế kĩ thuật cho sinh viờn. Tuy nhiờn thực tế cho thấy, hầu hết sinh viờn ớt cảm thấy tũ với cỏc dự ỏn cứng nhắc như là
nhiệm vụ giả định được giao cho họ, việc học thiếu cảm xỳc và động lực học tập. Dự ỏn học tập trải nghiệm chớnh là một cỏch tiếp cận mới để làm tăng động lực học tập và hiệu quả học dạy học dựa vào dự ỏn.
- Sinh viờn chủ động quan sỏt để tự nhận biết cỏc vấn đề kĩ thuật trong đời sống, lựa chọn vấn đề mà bản thõn quan tõm để làm đồ ỏn kĩ thuật, từ đú nõng cao động lực học tập.
- Cỏc dự ỏn học tập trải nghiệm cú địa chỉ ứng dụng thực tiễn rừ ràng, chứ khụng phải cỏc dự ỏn học tập giả định, từ đú nõng cao chất lượng học tập của sinh viờn.
Do vậy, sử dụng dự ỏn học tập trải nghiệm trong dạy học thiết kế kĩ thuật cơ khớ được xem là con đường hiệu quả để cải thiện hơn nữa chất lượng dạy học đồ ỏn thiết kế kĩ thuật cơ khớ.
3.2.3.2. Quy trỡnh thiết kế dự ỏn học tập trải nghiệm trong dạy học kĩ thuật cơ