Ứng dụng mô hình CDIO trong giảng dạy Hóa học: Nâng cao hiệu quả thực hành thông qua thí nghiệm chiết xuất tinh dầu tràm

Trong đào tạo giáo viên hóa học, phát triển năng lực thực hành và khả năng áp dụng kiến thức vào thực tiễn giảng dạy là yêu cầu cốt lõi. Tuy nhiên, phương pháp giảng dạy truyền thống chủ yếu tập trung vào lý thuyết mà chưa tạo điều kiện tối ưu để sinh viên rèn luyện kỹ năng thực nghiệm. Việc triển khai mô hình CDIO giúp giải quyết vấn đề này bằng cách tạo ra một môi trường học tập chủ động, trong đó sinh viên được tham gia vào toàn bộ quá trình từ thiết kế thí nghiệm đến đánh giá và tối ưu hóa quy trình thực hiện.

CDIO là một sáng kiến giáo dục tiên tiến, lần đầu được triển khai bởi Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và các trường đại học hàng đầu Thụy Điển, với mục tiêu đào tạo sinh viên theo quy trình khoa học, sát với nhu cầu thực tế của xã hội. Tại Việt Nam, mô hình này đã được áp dụng thành công trong các lĩnh vực kỹ thuật, song việc triển khai trong giáo dục sư phạm hóa học vẫn còn hạn chế. Bài viết tập trung đánh giá tác động của CDIO trong việc tổ chức giảng dạy thực hành thông qua thí nghiệm chiết xuất tinh dầu tràm tại Trường Đại học Vinh.

Thí nghiệm được tổ chức theo bốn giai đoạn chính của CDIO: (1) Conceive (Hình thành ý tưởng): Sinh viên tìm hiểu về tinh dầu tràm, đặc điểm hóa học và phương pháp chưng cất hơi nước để chiết xuất tinh dầu; (2) Design (Thiết kế quy trình): Nhóm sinh viên lập kế hoạch thí nghiệm, lựa chọn thiết bị, xác định các điều kiện tối ưu nhằm đạt hiệu suất chiết xuất cao; (3) Implement (Triển khai thí nghiệm): Sinh viên thực hiện thí nghiệm, thu thập số liệu và đánh giá hiệu suất chiết xuất; (4) Operate (Vận hành và tối ưu hóa): Phân tích kết quả thu được, đề xuất cải tiến phương pháp nhằm nâng cao chất lượng tinh dầu.

Kết quả cho thấy, sinh viên được tiếp cận với quy trình thực nghiệm một cách chủ động hơn, giúp cải thiện đáng kể kỹ năng phân tích, thao tác thí nghiệm và tư duy phản biện. Ngoài ra, việc tham gia vào tất cả các giai đoạn từ lập kế hoạch đến đánh giá kết quả giúp sinh viên hiểu sâu hơn về cách thức ứng dụng hóa học vào đời sống thực tế. Việc tổ chức lớp học theo mô hình CDIO cũng giúp sinh viên phát triển các kỹ năng mềm như làm việc nhóm, giao tiếp khoa học và quản lý thời gian. Khác với phương pháp truyền thống, trong đó sinh viên chỉ thực hiện thí nghiệm theo hướng dẫn có sẵn, phương pháp mới khuyến khích họ tự tìm tòi, đề xuất sáng kiến và chủ động giải quyết vấn đề.

Tuy nhiên, quá trình triển khai CDIO trong giảng dạy hóa học vẫn còn một số thách thức. Việc thiết kế bài giảng theo hướng tiếp cận này đòi hỏi giảng viên phải đầu tư nhiều thời gian để xây dựng kế hoạch, tổ chức hoạt động phù hợp và hướng dẫn sinh viên một cách có hệ thống. Đồng thời, sinh viên cũng cần thời gian để thích nghi với phương pháp học tập chủ động, đòi hỏi tinh thần tự giác và khả năng tự nghiên cứu cao hơn.

Từ những kết quả thu được, bài viết đề xuất một số giải pháp nhằm tối ưu hóa việc áp dụng CDIO trong giảng dạy hóa học. Trước hết, cần có các khóa đào tạo chuyên sâu dành cho giảng viên nhằm nâng cao khả năng thiết kế bài giảng theo mô hình này. Ngoài ra, việc đầu tư vào trang thiết bị thí nghiệm hiện đại sẽ giúp sinh viên có cơ hội tiếp cận với môi trường thực hành chuyên nghiệp hơn. Cuối cùng, cần xây dựng hệ thống đánh giá linh hoạt, không chỉ dựa trên kết quả thí nghiệm mà còn xét đến mức độ tham gia và khả năng sáng tạo của sinh viên trong quá trình học tập.

Nhìn chung, mô hình CDIO mang lại những lợi ích vượt trội trong đào tạo sư phạm hóa học, không chỉ giúp sinh viên tiếp thu kiến thức hiệu quả hơn mà còn nâng cao năng lực giảng dạy và ứng dụng thực tế. Việc mở rộng áp dụng mô hình này trong giáo dục đại học sẽ góp phần tạo ra một thế hệ giáo viên có khả năng thích nghi nhanh chóng với yêu cầu của thực tiễn, từ đó nâng cao chất lượng đào tạo và cải thiện hiệu quả giảng dạy hóa học trong bối cảnh giáo dục hiện đại.

Vân An lược dịch

Nguồn:

Cao, G. C., & Le, H. T. T. (2024). Organizing Activities for Chemistry Pedagogy Students to Research and Practice Extracting Cajeput Essential Oils from Melaleuca Leaves Using the CDIO Approach. Vietnam Journal of Education, 8(2), 121–137. https://doi.org/10.52296/vje.2024.383