Nghị quyết số 29NQTW – Nghị quyết Hội nghị TW 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo có nêu rõ nhiệm vụ và giải pháp: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học”
1 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài nghiên cứu 1.1 Định hướng Đảng Nhà nước đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo thời đại Nghị số 29-NQ/TW – Nghị Hội nghị TW khóa XI đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo có nêu rõ nhiệm vụ giải pháp: “Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức, kỹ người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo sở để người học tự cập nhật đổi tri thức, kỹ năng, phát triển lực Chuyển từ học chủ yếu lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, ý hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học Đẩy mạnh ứng dụng cơng nghệ thông tin truyền thông dạy học” [1] Một định hướng việc đổi giáo dục chuyển từ giáo dục mang tính hàn lâm, kinh viện, xa rời thực tiễn sang giáo dục trọng việc hình thành lực hành động, phát huy tính chủ động, sáng tạo người học Định hướng quan trọng đổi phương pháp dạy học phát huy tính tích cực, tự lực sáng tạo, phát triển lực hành động, lực cộng tác làm việc người học Đó xu hướng quốc tế cải cách phương pháp nhà trường phổ thông bậc đại học, cao đẳng [5] Để giúp cho sinh viên động, tự lực sáng tạo điều kiện công nghệ phát triển mạnh mẽ trang bị cho họ cách thức tư điện tốn với thuật tốn máy tính điều cần thiết 1.2 Sự cấp thiết nhu cầu nguồn nhân lực điện tử viễn thông xã hội yêu cầu đặt đào tạo nguồn nhân lực Kĩ thuật điện tử - viễn thông 1.2.1 Hiện nay, với phát triển khoa học công nghệ, nhu cầu sử dụng truyền liệu người không ngừng tăng cao, công việc giải dựa sở q trình trao đổi thơng tin nhiều chiều, nhiều nguồn, với nhiều hình thức khác từ giọng nói, âm thanh, hình ảnh,… Ngành KTĐT-VT thực hóa khả liên kết người, quốc gia việc sử dụng Kĩ thuật công nghệ tiên tiến theo nhiều phương thức khác Trong cách mạng công nghiệp 4.0 - cách mạng sản xuất thông minh dựa thành tựu đột phá lĩnh vực khoa học công nghệ diễn khắp nơi, ngành KTĐT – VT ngành CNTT đóng vai trị quan trọng Đây hai ngành Kĩ thuật mũi nhọn cho phép tạo sở hạ tầng kết nối, trao đổi, thu thập, lưu trữ xử lý nguồn thông tin lớn giới số Bên cạnh đó, theo kết thống kê từ Trung tâm Dự báo nhu cầu nhân lực Thông tin thị trường lao động thành phố Hồ Chí Minh cho biết nhu cầu tuyển dụng lao động làm việc ngành KTĐT – VT giai đoạn 2020 – 2025 lên đến khoảng 1,6 vạn người/năm có xu hướng tăng lên Dự báo đến năm 2030, nhu cầu nhân lực ngành Kĩ thuật điện, KTĐT – VT tăng gấp 2,5 lần so với năm 2015 Nhưng với thực trạng phổ biến thị trường lao động nguồn cung cấp nhân lực chất lượng cao lĩnh vực Kĩ thuật thiếu hụt lớn Theo số liệu từ Bộ Lao động – Thương binh Xã hội, Việt Nam, năm có 1,4 triệu kỹ sư tham gia vào lực lượng lao động, có 15% số đào tạo nghề cách quy Vì vậy, việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng, đáp ứng yêu cầu cách mạng nhiệm vụ cấp bách hết Để đào tạo nguồn nhân lực đặt nhiều thách thức cho nhà giáo dục, cần phải có cải tiến đổi phù hợp với thời đại ngày nay, kể nội dung, chương trình mơn học phương pháp giảng dạy 1.2.2 Với mục tiêu giáo dục đại học hình thành phát triển tảng tư sinh viên thời đại mới, tức có kiến thức chun mơn tồn diện, nắm vững ngun lý, quy luật tự nhiên – xã hội, có kỹ thực hành bản, có khả làm việc độc lập, sáng tạo giải vấn đề thuộc ngành đào tạo [36] Trong đó, thành phần tư kể đến biết cách suy luận, phát hiện, giải vấn đề, biết cách học, cách tự học, có tư sáng tạo, Thông qua dạy kiến thức kỹ để đạt mục tiêu hình thành phát triển lực, đặc biệt phát triển tư - trí tuệ sinh viên, thơng qua việc dạy học tư duy, tạo móng trí tuệ - cách suy nghĩ để giải vấn đề thực tiễn sau cho sinh viên làm việc môi trường thực tế Vậy, mục tiêu quan trọng trình dạy học giúp cho sinh viên phát triển tư Ngày nay, song song với trang bị kiến thức kỹ năng, việc phát triển tư điện toán cho sinh viên, đặc biệt sinh viên ngành KTĐT - VT, cần thiết phù hợp với mục tiêu đào tạo ngành KTĐT - VT Tư điện toán bao gồm kỹ thiết yếu cho sinh viên kỹ tư thuật toán, kỹ tư giải vấn đề, kỹ tư suy luận logic, kỹ tư trừu tượng, kỹ đánh giá vấn đề,… Các trường đại học đào tạo ngành cần trọng trang bị cho sinh viên ngành KTĐT–VT kỹ thiết kế hệ thống, phân tích, làm việc nhóm, tương tác, hịa nhập đặc biệt khả học tập suốt đời bắt kịp thích nghi với thay đổi nhanh chóng khoa học cơng nghệ 1.3 Tầm quan trọng mơn Kĩ thuật lập trình sinh viên học ngành Kĩ thuật điện tử - viễn thông Trong nghị Đảng [1] rõ đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin dạy học có nghĩa trang bị cho sinh viên kiến thức kĩ lập trình Có thể thấy thiết bị điện tử - viễn thông đại thiếu trái tim chúng xử lý, hệ thống tự động ứng dụng có vi điều khiển nhiệm vụ xử lý trung tâm Chính việc trang bị cho sinh viên kĩ thuật lập trình cần thiết Trong chương trình đào tạo ngành KTĐT – VT, học phần Kĩ thuật lập trình học phần dành cho sinh viên Cấu trúc liệu Thuật toán xem hai yếu tố quan trọng lập trình, câu nói tiếng Niklaus Wirth: “Programs = Data Structures + Algorithms” (Chương trình = Cấu trúc liệu + Thuật toán) Việc nắm vững cấu trúc liệu thuật toán sở để sinh viên tiếp cận với việc thiết kế xây dựng phần mềm sử dụng công cụ lập trình đại [14] Các nội dung học tập học phần điện tử - viễn thông đại ln gắn chặt với lập trình với tốn điều khiển, lựa chọn tối ưu liên lạc, phủ sóng, kết nối mạng nâng cao vai trị kĩ thuật lập trình Hơn nữa, nội dung học phần có nhiều tốn đặt khai thác để kích thích tư cho SV Q trình thao tác theo thuật tốn đánh giá thuật toán, vận dụng thuật toán giải vấn đề thực tiễn góp phần bồi dưỡng lực hình thành, phát triển TDĐT cho SV [39] Tóm lại, với nhận định trên, thân giảng viên ngành Công nghệ thông tin, tác giả chọn đề tài tập trung nghiên cứu theo hướng phát triển tư điện toán nhằm phát triển kỹ hỗ trợ cho việc lập trình giải vấn đề liên quan, phù hợp với đặc điểm môn học thuộc chuyên ngành KTĐT - VT nhằm tăng tính tích cực chủ động sinh viên Đó đề tài: “Dạy học Kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành Kĩ thuật điện tử - viễn thơng theo hướng phát triển tư điện tốn” Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu sở lý luận phát triển tư duy, tư điện tốn, sở đó, xây dựng biện pháp để phát triển tư điện toán dạy học mơn Kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành Kĩ thuật điện tử - viễn thông Khách thể, đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học học phần Kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành Kĩ thuật điện tử - viễn thông 3.2 Đối tượng nghiên cứu - Hệ thống khái niệm, khung lý luận tư tư điện toán - Lý luận phát triển tư tư điện toán dạy học - Q trình dạy học phát triển tư điện tốn dạy học cho sinh viên ngành Kĩ thuật điện tử - viễn thông 3.3 Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu thực trạng: Các trường đại học có đào tạo ngành Kĩ thuật điện tử - viễn thông khu vực miền Trung Tây Nguyên - Phạm vi thực nghiệm: sinh viên ngành Kĩ thuật điện tử - viễn thông trường Đại học Quy Nhơn Giả thuyết khoa học luận án Nếu sở nghiên cứu lý luận tư duy, xây dựng khái niệm yếu tố cấu thành tư điện toán, đề xuất định hướng biện pháp phát triển tư điện toán dạy học mơn Kĩ thuật lập trình cho SV ngành KTĐT-VT phát triển tư điện tốn cho SV, góp phần nâng cao chất lượng dạy học đào tạo kĩ sư ngành KTĐT-VT trường Đại học, Cao đẳng kĩ thuật Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận tư điện toán phát triển tư điện toán dạy học cho sinh viên ngành Kĩ thuật điện tử - viễn thông; - Khảo sát thực trạng dạy học ngành Kĩ thuật điện tử - viễn thông với cách tiếp cận phát triển tư điện toán; Phân tích nội dung, đề cương chi tiết, đặc điểm PPDH mơn Kĩ thuật lập trình góc độ phát triển TDĐT; - Xây dựng khái niệm, tiến trình dạy học đề xuất biện pháp dạy học theo định hướng phát triển TDĐT cho sinh viên; xây dựng giáo án minh họa thuộc học phần Kĩ thuật lập trình; - Tiến hành thực nghiệm sư phạm phương pháp chuyên gia để đánh giá hiệu sử dụng giải pháp, kiểm nghiệm giả thuyết khoa học tính khả thi đề tài Phương pháp nghiên cứu 6.1 Các phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Phân tích, tổng hợp, khái quát hóa kinh nghiệm quốc tế nước, cơng trình có liên quan tư điện tốn, lí luận dạy học dạy học phát triển tư điện toán để xây dựng sở lí luận đề tài 6.2 Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: - Phương pháp điều tra viết, vấn để khảo sát thực trạng dạy học định hướng phát triển tư điện toán số trường đại học có đào tạo ngành KTĐT-VT khu vực miền Trung - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: thực nghiệm số biện pháp dạy học Thuật toán số nội dung nhằm kiểm nghiệm tính khả thi hiệu biện pháp đề - Phương pháp chuyên gia: trao đổi, điều tra, vấn chun gia có trình độ, kinh nghiệm để đánh giá thực trạng dạy học định hướng phát triển tư điện tốn đánh giá tính khả thi biện pháp dạy học đề xuất 6.3 Phương pháp thống kê toán học: Xử lý số liệu khảo sát thực trạng kiểm nghiệm, đánh giá biện pháp dạy học đề xuất Đóng góp luận án + Tổng quan khái niệm tư điện toán từ tác giả khác kế thừa để đưa khái niệm tư điện toán + Đưa thành tố tư điện toán gồm thành phần: phân rã vấn đề, nhận dạng mẫu, thiết kế thuật tốn, trừu tượng hóa tổng qt hóa + Đề xuất năm định hướng phát triển tư điện toán dạy học + Đề xuất ba biện pháp phát triển tư điện toán dạy học mơn Kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành KTĐT-VT + Đã đề xuất tiến trình tổ chức dạy học mơn Kĩ thuật lập trình nhằm phát triển tư điện toán cho sinh viên KTĐT-VT + Vận dụng soạn hai giáo án minh họa dạy học học phần Kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành KTĐT-VT Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận chung khuyến nghị, phụ lục, cấu trúc luận án bao gồm chương sau: Chương Cơ sở lý luận thực tiễn phát triển tư điện toán dạy học Chương 2: Phát triển tư điện toán cho sinh viên dạy học mơn Kĩ thuật lập trình Chương Kiểm nghiệm đánh giá Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN TRONG DẠY HỌC 1.1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN TRONG DẠY HỌC Phát triển tư nói chung q trình dạy học coi trọng nghiên cứu từ lâu Ngay từ bước phát triển xã hội loài người nghư lĩnh vực giáo dục, nước, tổ chức xã hội nhiều nhà nghiên cứu quan tâm đến đào tạo người có khả suy nghĩ giải vấn đề đặt tìm tịi giải pháp hiệu công việc đời sống Khoa học Kĩ thuật phát triển với tốc độ ngày cao, mức độ ngày sâu, phạm vi ngày rộng; thực tiễn sản xuất, đời sống đặt nhiều vấn đề cần giải Tất yếu tố khiến người ln ln phải suy nghĩ, tính tốn, tìm tịi giải Do đó, từ ngồi ghế nhà trường, người học khơng lĩnh hội kiến thức mà cịn phải hình thành, rèn luyện phát triển thao tác trí tuệ, hoạt động trí tuệ Để thực điều đó, nhà trường cần phải nghiên cứu để tìm cách phát triển tư cho người học Trong dạy học, phải đưa cho học sinh câu hỏi cho kích thích tính tị mị, khả tự phát hiện, suy luận, tính độc lập tư duy, phát ý tưởng bất ngờ Theo số dự báo khoa học, người ta tin rằng, sau thời đại tin học (hay cịn gọi sóng văn minh thứ tư sau nông nghiệp, công nghiệp tin học) thời đại sáng tạo mang tính quần chúng rộng rãi nhờ việc sử dụng phương pháp tư sáng tạo cách khoa học Khoa học sáng tạo góp phần khơng nhỏ giúp tìm đường tắt để phát triển bền vững, thực thành cơng nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước nghiệp “trồng người” [5] 1.1.1 Nghiên cứu phát triển tư dạy học Tư loại hoạt động đặc thù người Chính nhờ có tư mà người khơng có khả khám pháp chinh phục giới mà không ngừng cải tiến phát triển hệ thống công cụ sản xuất nhằm đạt suất lao động ngày cao, sức lao động người ngày giải phóng Nhờ có tư mà khoa học Kĩ thuật khơng ngừng tiến bộ, sản xuất ngày phát triển làm cho nhu cầu vật chất tinh thần đời sống xã hội ngày thỏa mãn [42] Việc phát triển lực tư người học từ lâu xem yếu tố then chốt có ý nghĩa định việc đào tạo nguồn nhân lực cho xã hội 1.1.1.1 Những nghiên cứu quốc tế tư Nói tầm quan trọng tư người, nhiều nhận định nhà bác học, nhà nghiên cứu đưa như: “Ai không muốn suy nghĩ người cuồng tín, khơng thể suy nghĩ gã đần, không dám suy nghĩ kẻ nô lệ” (W Drummond); Hay Gauss nói “Trí tuệ kết hoạt động não Lười tư dẫn đến ngừng hoạt động quan này, tức teo não”; Emerson phát biểu: “Tư hạt giống hành động”; Pascal cho rằng: “Tư tạo cao người”; “Tôi tư tức tồn tại” Trên giới, từ cổ xưa có nhiều bậc tiền nhân đánh giá cao việc rèn luyện phát triển tư dạy học Theo ngạn ngữ cổ Hy Lạp “Dạy học khơng phải rót kiến thức vào thùng rỗng mà thắp sáng lên lửa” Trong thời kỳ sau này, “ông tổ” ngàn sáng chế cho nhân loại, Thomas Edison phát biểu rằng: “Nhiệm vụ quan trọng văn minh dạy người biết suy nghĩ” Trong thời kỳ đại, vấn đề phát triển tư lực sáng tạo ngày quan tâm, đặc biệt nhà tâm lý học, giáo dục học Các 10 cơng trình nghiên cứu X L Rubinstêin cho rằng: “Tư – khơi phục ý nghĩ chủ thể khách thể với mức độ đầy đủ hơn, toàn diện so với tư liệu cảm tính xuất tác động khách thể” [17] Tùy theo nhận định tác giả, họ tiến hành phân loại loại tư khác Chẳng hạn, theo V A Cruchetxki, vào tính độc lập chủ thể tư để chia làm bốn loại tư duy:“Tư tích cực, tư độc lập, tư sáng tạo, tư lý luận” [4] Theo A V Pêtrovxki L B Itenxơn đưa bốn loại tư duy: Tư hình tượng, tư thực hành, tư khoa học tư lôgic [46] Theo J Piaget thường nói đến hai loại tư duy: “Tư cụ thể tư hình thức”[34] Với tác giả V V Đavưđôv dựa vào chất để phân hai loại tư duy: “Tư lý luận, tư kinh nghiệm” [7] Bàn việc dạy học sáng tạo, kích thích tư duy, nhiều nhà nghiên cứu đưa kết luận Trong báo nhà tâm lý học G E Giuravliov nhận định việc dạy học sáng tạo trường đại học có ba mặt là: dạy xem dạng trình lao động; trường đại học cần đặt nhiệm vụ dạy học sáng tạo; trường đại học SV cần phải chuẩn bị để trở thành người chủ trì sản xuất, người lãnh đạo tập thể sản xuất, kĩ thuật, tập thể khoa học [21] Theo P L Kapitxa: “Giáo dục khả sáng tạo người dựa phát triển tư tự lập…” [47] Nhà tâm lý học, giáo dục học xuất sắc người Mỹ, Richard Feynman đề xuất việc giảng dạy phương pháp tư tổ chức giáo dục thay cho phương pháp tư lặp lại [40] Những cơng trình nghiên cứu liên quan kích thích tư dạy học công bố [40] như: