Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành kĩ thuật điện tử viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI - - NGUYỄN THỊ ANH THI DẠY HỌC KĨ THUẬT LẬP TRÌNH CHO SINH VIÊN NGÀNH KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN Chuyên ngành: Lý luận PPDH môn Kỹ thuật công nghiệp Mã số: 9.14.01.11 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI – 2023 Cơng trình hồn thành Khoa Sư phạm kỹ thuật Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHĨA TS NGUYỄN HÙNG CHÍNH Phản biện 1: PGS TS Phạm Ngọc Thắng - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Phản biện 2: PGS TS Đỗ Anh Tuấn - Trường Đại học Thành Đông Phản biện 3: PGS TS Trần Đăng Hưng Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào hồi 30 , ngày 12 tháng 12 năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia, Hà Nội ; - Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 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 Trung ương khóa XI đổi bản, tồn 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.” 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 toán với thuật toán 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 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 trò 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 Kỹ thuật điện, KTĐT – VT tăng gấp 2,5 lần so với năm 2015 Nhưng với thực trạng phổ biến thị trường lao động nay, nguồn cung cấp nhân lực chất lượng cao lĩnh vực kỹ thuật cịn thiếu hụt lớn Vì vậy, việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng, đáp ứng yêu cầu cách mạng nhiệm vụ cấp bách hết Với mục tiêu giáo dục đại học hình thành phát triển tảng tư sinh viên thời đại mới, tức có kiến thức chuyên 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 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, 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 ĐT–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 công nghệ 1.3 Tầm quan trọng môn Kĩ thuật lập trình sinh viên học ngành Kỹ thuật điện tử - viễn thông Sự phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin ứng dụng ngày trở nên khơng thể thiếu ngành kĩ thuật, phần mềm ứng dung sử dung rộng rãi khí, điện, điện tử Ngày khó hình dung máy công cụ đại máy điều khiển máy tính CNC (Computerized Numerically Controlled), trung tâm gia công, điều khiển hệ thống điện,… lại thiếu phần mềm điều khiển tự động, đặc biệt với kĩ thuật Điện tử - Viễn thơng cơng nghệ thơng tin thể rõ rệt 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 nói tiếng ơng 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 cơng cụ lập trình đại Các nội dung học tập học phần điện tử - viễn thơng đại ln gắn chặt với lập trình với toán điều khiển, lựa chọn tối tưu 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 toán 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 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 thông 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 - Quá trình dạy học phát triển tư điện toán 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 tốn dạy học mơn Kĩ thuật lập trình cho SV ngành KTĐTVT 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 - 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 - Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra, thực nghiệm sư phạm, phương pháp chuyên gia nhằm khảo sát thực tế, kiểm nghiệm đánh giá biện pháp đề xuất - 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 + Phân tích, tìm hiểu tổng quan khái niệm tư điện toán, thành tố tư điện toán kế thừa để đưa khái niệm tư điện toán, thành tố tư điện toán gồm thành phần: phân rã vấn đề, nhận dạng mẫu, thiết kế thuật tốn, trừu tượng hóa tổng quát hóa + Đề xuất năm định hướng phát triển tư điện toán dạy học + Đề xuất ba biện pháp phát triển tư điện tốn dạy học mơn Kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành KTĐT-VT + Đã xây dựng tiến trình tổ chức dạy học mơn Kĩ thuật lập trình nhằm phát triển tư điện tốn cho sinh viên ngành 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 NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN 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 TỐN TRONG DẠY HỌC Mục trình bày khái qt, ngắn gọn nghiên cứu nước việc phát triển tư nói chung loại tư khác khác dạy học cho SV, có phát triển tư điện tốn cho SV Kết nghiên cứu cho thấy chất, cấu tạo thành phần loại tư khác nhau, sở để nghiên cứu vận dụng vào trình dạy học để phát triển tư điện toán Một số nghiên cứu làm sáng tỏ sở lý luận, thực tiễn phát triển tư điện tốn cho người học bậc phổ thơng, số mơn khoa học máy tính cho SV đại học Đến nay, chưa có đề tài nghiên cứu hệ thống vấn đề dạy học Kĩ thuật lập trình phát triển tư điện tốn cho SV, cụ thể SV ngành Kỹ thuật điện tử, viễn thông 1.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2.1 Tư Tư coi trình tâm lý thuộc giai đoạn trình nhận thức Tư nhiều nhà khoa học nhiều lĩnh vực khác nghiên cứu khái niệm tư phát biểu góc độ khác Trong phạm vi nghiên cứu này, tác giả sử dụng khái niệm tư phần lớn nhà sư phạm: “Tư q trình tâm lý phản ánh thuộc tính chất, mối liên hệ quan hệ bên có tính quy luật vật, tượng thực khách quan, mà trước ta chưa biết” 1.2.2 Điện toán Theo từ điển Free Merriam-Webster Dictionary đưa ý nghĩa điện tốn hay tính tốn (Computation) loại phép tính bao gồm bước số học phi số học tuân theo mơ hình xác định rõ (ví dụ thuật toán,…) Khái niệm điện toán (Computing) hoạt động định hướng mục tiêu (goaloriented activity) đó, có yêu cầu, hưởng lợi từ tạo chu trình toán học gọi thuật toán thực máy tính hay cịn gọi máy điện tốn Điện toán bao gồm thiết kế, phát triển xây dựng hệ thống phần cứng phần mềm thuộc máy điện toán; biên tập, tạo cấu trúc quản lý loại thơng tin; nghiên cứu khoa học máy tính; làm cho hệ thống máy tính hoạt động thơng minh; tạo sử dụng phương tiện truyền thông giải trí Lĩnh vực điện tốn bao gồm kỹ thuật máy tính, cơng nghệ phần mềm, khoa học máy tính, hệ thống thông tin công nghệ thông tin 1.2.3 Tư điện toán Qua kết nghiên cứu số khái niệm tư điện toán, nghiên cứu đặc điểm, cấu trúc, đường hình thành phát triển tư điện toán,… tài liệu ngồi nước, nhận định chưa có định nghĩa cuối tư điện tốn Theo đó, dựa vào việc tìm điểm tương đồng khái niệm mối quan hệ thành phần cốt lõi hình thành nên tư điện tốn vào khái niệm tác giả Wing, đề xuất khái niệm tư điện toán sau: “Tư điện toán loại tư nhằm giải tốn thơng qua hoạt động phân rã, nhận dạng để hình thành tốn hoạt động xây dựng bước thực toán theo hướng xử lý tự động máy tính.” 1.2.4 Phát triển tư điện toán Phát triển tư điện tốn q trình chuyển biến khả giải vấn đề hồn thiện thơng qua rèn luyện, học tập theo kỹ hoạt động tư điện toán 1.2.5 Một số khái niệm khác 1.2.5.1 Thuật toán Thuật toán hiểu dãy hữu hạn thao tác xếp theo trình tự xác định, thao tác thực cách đơn trị, thao tác biến đổi liệu vào (INPUT) lớp toán kết thúc sau số hữu hạn bước kết liệu (OUTPUT), mô tả lời giải lớp tốn 1.2.5.2 Tư thuật toán Tư thuật toán dạng tư tốn học có liên hệ chặt chẽ với việc thực thao tác tư duy, xếp theo trình tự định mà kết giải nhiệm vụ đặt 1.3 PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN CHO SINH VIÊN TRONG DẠY HỌC 1.3.1 Đặc điểm tư điện toán Tư điện tốn q trình giải vấn đề bao gồm đặc điểm sau: Xây dựng vấn đề theo cách cho phép sử dụng máy tính cơng cụ khác để giúp giải chúng; Tổ chức phân tích liệu hợp lý; Trình bày liệu thơng qua khái niệm trừu tượng mơ hình mơ phỏng; Tự động hóa giải pháp thơng qua tư thuật tốn; Xác định, phân tích triển khai giải pháp khả thi với mục tiêu đạt kết hợp hiệu hiệu bước nguồn lực; Tổng qt hóa chuyển q trình giải vấn đề sang nhiều vấn đề khác 1.3.2 Các thành tố tư điện toán Căn vào khái niệm tư điện toán phát biểu, tác giả nhận thấy tư điện toán tổ hợp nhiều q trình có mối liên hệ với nhằm giải vấn đề cách hiệu quả, vận dụng tương tự theo cách thực máy tính Những q trình yếu tố cấu thành nên tư điện tốn (Hình 1.2) a- Phân rã vấn đề: Đây phương pháp để tách vấn đề chia chúng thành phần nhỏ dễ hiểu Phương pháp gọi “Chia để trị” b- Nhận dạng mẫu: Đây phương pháp để xác định điểm tương tự điểm khác biệt vấn đề c- Thiết kế thuật tốn: Đây q trình xây dựng lược đồ gồm bước theo trình tự để giải tất vấn đề d- Trừu tượng hóa tổng quát hóa: Trừu tượng hóa vấn đề thành khái niệm nguyên tắc Tổng qt hóa q trình điều chỉnh giải pháp thuật toán xây dựng thành trạng thái vấn đề khác nhau, biến khác Hình 1.2 Các yếu tố cấu thành tư điện toán Các yếu tố cấu thành tư điện tốn q trình có mối quan hệ với tổ hợp lại nhằm giải vấn đề cách hiệu quả, vận dụng tương tự theo cách làm máy tính (Hình 1.3) Hình 1.3 Q trình tư điện tốn 1.3.3 Bản chất dạy học phát triển tư điện tốn dạy học lập trình cho sinh viên Các đặc điểm tư điện tốn 1) cách giải vấn đề thiết kế hệ thống dựa khái niệm khoa học máy tính; 2) có nghĩa tạo sử dụng mức độ trừu tượng khác nhau, để hiểu giải vấn đề hiệu hơn; 3) có nghĩa tư theo thuật toán khả áp dụng khái niệm toán học để phát triển giải pháp hiệu quả, công an tồn hơn; 4) có nghĩa khiến người suy nghĩ máy tính, mà phát triển đầy đủ cơng cụ tư cần thiết để sử dụng hiệu máy tính nhằm giải vấn đề phức tạp người 1.3.4 Đánh giá mức độ phát triển tư điện toán sinh viên 1.3.4.1 Nguyên tắc đánh giá mức độ phát triển tư điện toán Việc đo đánh giá mức độ phát triển tư người học nên thực phép đo gián tiếp, kết hợp hai phương tiện đánh giá: kết trình học tập người học 1.3.4.2 Một số cách thức đánh giá mức độ phát triển tư điện toán Một số cách thức đánh giá mức độ phát triển lực tư điện toán sau: Nội dung đề kiểm tra; Bài tập kiểm tra trình độ vận dụng kiến thức; Bài tập 11 Chương PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TỐN CHO SINH VIÊN TRONG DẠY HỌC MƠN KĨ THUẬT LẬP TRÌNH 2.1 PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH MƠN KĨ THUẬT LẬP TRÌNH 2.1.1 Khái lược cấu trúc chương trình ngành KTĐT - VT Chương trình thiết kế để đảm bảo sinh viên tốt nghiệp đạt chuẩn đầu sau: “… thiết kế, vận hành hệ thống sản phẩm điện tử ứng dụng, hệ thống điện tử thông tin viễn thông, hệ thống điện tử thông minh dựa tảng hệ nhúng IoT…” * Một số học phần cần lập trình hỗ trợ: Lý thuyết điều khiển tự động, Kỹ thuật xung – số, Thiết kế mạch tích hợp, Điện tử thơng tin, Kỹ thuật mạch điện tử, Thiết kế điện tử ứng dụng, Kỹ thuật vi xử lý, Thông tin di động,… 2.1.2 Đặc điểm nội dung mơn học Kĩ thuật lập trình Kĩ thuật lập trình kỹ thuật thực thi giải pháp phần mềm (Chương trình = cấu trúc liệu + giải thuật) dựa hay nhiều ngôn ngữ lập trình phù hợp với yêu cầu đặc thù ứng dụng Hay nói cách khác, Kĩ thuật lập trình = Cấu trúc liệu + Giải thuật + Ngơn ngữ lập trình Nội dung mơn học gồm: Cách sử dụng NNLT cụ thể (C/C++), Kĩ thuật lập trình, chiến lược thuật tốn, minh họa kỹ thuật liên quan đến lập trình thiết bị,… Những nội dung thực yếu tố cấu thành TDĐT q trình DH mơn KTLT 2.2 MỘT SỐ BIỆN PHÁP DẠY HỌC PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN CHO SINH VIÊN KTĐT-VT 2.2.1 Biện pháp 1: Phân tích nội dung mơn học để chọn nội dung chứa đựng hội để hình thành phát triển tư điện tốn cho SV • Cơ sở đề xuất biện pháp 1: Một môn học có nhiều nội dung cần truyền tải đến sinh viên, đó, q trình dạy học nội dung môn học lúc đảm bảo có mặt đầy đủ tư thành phần này, mà phụ thuộc vào nội dung kiến thức tạo điều kiện hội hình thành phát triển nên tư thành phần cho sinh viên Từ đó, giáo viên đưa phương pháp dạy học kỹ thuật dạy học phù hợp theo nội dung học đó, góp phần hình thành phát triển tư điện tốn cho SV • Mục đích biện pháp 1: - Khai thác, lựa chọn để xây dựng hệ thống nội dung chứa đựng hội rèn 12 luyện, phát triển tư điện toán Nội dung số vấn đề gắn với kiến thức bậc đại học, có hội áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác ứng dụng thực tiễn - Giáo viên có định hướng chọn phương pháp dạy kỹ thuật dạy học phù hợp với nội dung học • Ví dụ minh họa nội dung chứa hội hình thành phát triển tư điện toán cho sinh viên: Khi dạy học lập trình, địi hỏi sinh viên phải học từ khóa nào, lệnh nào, cấu trúc ngữ pháp câu lệnh Từ đó, chọn kiểu liệu cần tổ chức cho phù hợp với tình đó, chọn lệnh tương ứng với cấu trúc liệu xây dựng cho phép mã hóa thuật tốn xử lý tình đặt ra, cấu trúc chương trình tối ưu theo thuật toán xây dựng Qua trình dạy kiến thức này, GV giúp hình thành phát triển tư thành phần tư điện tốn cho SV Ví dụ minh họa dạy nội dung “Kiểu liệu Mảng” có thể: - Phát triển khả phân rã vấn đề, phân tích hoạt động cụ thể thao tác mảng - Phát triển khả nhận dạng mẫu để chọn kiểu liệu cho phần tử mảng, chọn kích thước mảng cho phù hợp - Phát triển khả phân tích, thiết kế thuật tốn để xây dựng chương trình thực nhiệm vụ yêu cầu 2.2.2 Biện pháp 2: Hướng dẫn SV phân rã hoạt động lập trình thành hoạt động thành phần, phân chia vấn đề phức tạp thành đơn giản theo trình tự xác định • Cơ sở đề xuất biện pháp 2: Trên sở hệ thống nguyên tắc dạy học theo hướng phát triển tư điện toán nêu đặc điểm mơn Kĩ thuật lập trình, với quan điểm dạy học phát triển tư việc rèn luyện cho SV thực tốt hoạt động tư thành phần Để kích thích tư cho SV phát triển tư điện toán trình dạy học Kĩ thuật lập trình thường diễn hoạt động dạy học chiếm lĩnh tri thức lập trình rèn luyện kỹ sử dụng thành thạo cấu trúc câu lệnh ngôn ngữ lập trình Những hoạt động cụ thể GV giúp học sinh kích thích nhu cầu nhận thức tri thức lập trình chuẩn bị học cấu trúc ngơn ngữ lập trình; hoạt động nhận dạng toán nhận dạng thuật toán sử dụng 13 cấu trúc lệnh chuẩn bị lập trình,… Trong q trình hoạt động, GV tách biệt hóa hoạt động cụ thể tình khác Khi lập trình, cơng đoạn quan trọng xây dựng thuật tốn, từ mã hóa thành chương trình theo ngơn ngữ lập trình cụ thể Trong trình dạy học, GV cần đặc biệt quan tâm truyền thụ cho SV tri thức phương pháp tư thiết kế thuật toán tổ chức, điều khiển tập luyện hoạt động thông qua dạy học cấu trúc ngơn ngữ lập trình Q trình xây dựng thuật tốn q trình giải tốn (một vấn đề) chưa có thuật tốn Vì vậy, biện pháp hướng dẫn SV phân chia vấn đề phức tạp thành đơn giản theo trình tự xác định giúp cho GV hướng dẫn cho SV giải toán (vấn đề) theo bước xác định • Mục đích biện pháp 2: Biện pháp giúp cho SV ngành KTĐT-VT hình thành thói quen tư phân rã hoạt động câu lệnh, chương trình Từ đó, hiểu chất bước hoạt động câu lệnh để viết chương trình hiệu hơn, giúp phát lỗi kiểm soát lỗi lập trình nhanh Biện pháp giúp cho SV ngành KTĐT-VT biết phân chia toán (hoặc vấn đề) thành nhiều toán nhỏ đơn giản (hoặc việc đơn giản hơn), từ giải tốn đơn giản (cơng việc đơn giản) theo bước tuân theo trình tự định để hồn thiện Biện pháp nhằm hình thành phát triển yếu tố thứ tư điện toán: “Phân rã vấn đề”, yếu tố thứ hai tư điện toán: “Nhận dạng mẫu” yếu tố thứ ba tư điện toán: “Thiết kế thuật toán”, đồng thời phát triển kỹ “Sử dụng ngôn ngữ để mô tả quy tắc gồm số hữu hạn bước xếp theo thứ tự định” tư thuật tốn • Cách thức thực biện pháp 2: Trong giải vấn đề có nhiều hoạt động khác thường liên quan mật thiết với nhau, xuất xen kẽ nhau, lồng vào Mỗi hoạt động tương ứng thành phần hoạt động khác Trong trình dạy Kĩ thuật lập trình, để giúp SV hiểu công dụng, cú pháp hoạt động câu lệnh, cách viết chương trình, GV phân tích câu lệnh, phân rã chương trình thành hoạt động thành phần đơn giản cho SV dễ tiếp nhận hiểu hoạt động cách sử dụng câu lệnh chương trình Phân tách hoạt động hoạt động sử dụng trí óc chia tổng thể phần, tách rõ thao tác, khía cạnh riêng biệt Trong dạy học Kĩ thuật 14 lập trình, có tri thức lập trình, khâu phân tách hoạt động khâu quan trọng cần thiết Phân tách hoạt động thực hoạt động thành phần yếu tố cần thiết người lập trình, phát triển khả cho SV không giúp SV giải tốn đơn giản mà cịn hành trang giúp SV tiến xa lĩnh vực lập trình Có thể thực biện pháp theo cách thức sau: - Phân tách thành phần cụ thể cú pháp cấu trúc điều khiển lệnh học cấu trúc lệnh - Tiến hành vẽ lưu đồ hoạt động chương trình hay cấu trúc lệnh • Ví dụ minh họa thứ biện pháp 2: Khi dạy nội dung cấu trúc lựa chọn (sử dụng ngơn ngữ lập trình C++ để minh họa), GV giới thiệu phân tích cấu trúc cho SV theo hoạt động sau: - Hoạt động 1: Nêu dạng tổng quát cấu trúc if có cú pháp: if (E) S1 ; [else S2 ;] - Hoạt động 2: Phân tích thành phần cấu trúc lệnh: - Hoạt động 3: Phân tích ý nghĩa cấu trúc: - Hoạt động 4: Phân tích nguyên tắc hoạt động cấu trúc if: Để SV hiểu rõ hoạt động cấu trúc lệnh này, GV nên sử dụng vẽ lưu đồ hoạt động cấu trúc câu lệnh if nhằm phát triển khả tường minh hóa cấu trúc cho SV - Hoạt động 5: Cho ví dụ minh họa để giải thích rõ hoạt động cấu trúc điệu kiện if Hơn nữa, trình dạy Kĩ thuật lập trình, có nhiều tập phức tạp chia nhỏ thành toán đơn giản Khi lựa chọn dạng tập đưa vào giảng, GV cần quan tâm đến việc phát toán “con” từ tập khơng phải nhằm mục đích đạt lời giải Từ tốn ban đầu phân chia nhỏ thành nhiều toán đơn giản thực cách giải theo trình tự định giúp việc tính tốn dễ dàng • Ví dụ minh họa thứ hai biện pháp 2: Khi hướng dẫn SV làm tập “Viết chương trình nhập vào mảng số nguyên A gồm n số (0 < n