DSpace at VNU: Xây dựng phần mềm hỗ trợ dạy và học ngôn ngữ lập trình Pascal cho học sinh Trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN MINH HIỀN XÂY DỰNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ DẠY VÀ HỌC NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH PASCAL CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HÀ NỘI - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN MINH HIỀN XÂY DỰNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ DẠY VÀ HỌC NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH PASCAL CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Ngành Chun ngành Mã số : Cơng nghệ thông tin : Kỹ thuật phần mềm : 60.48.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Cán hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Trƣơng Anh Hoàng HÀ NỘI – 2015 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn - PGS.TS Trương Anh Hoàng tận tình hướng dẫn em suốt trình thực khóa luận tốt nghiệp Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo, cô giáo trường Đại học Công nghệ, người thầy, người tận tình giảng dạy truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt trình học tập trường Tiếp đến, em xin chân thành cảm ơn anh chị, thầy cô đồng nghiệp trường THPT Cầu Giấy – Hà Nội động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Sau cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn tới cha mẹ, anh chị, người thân gia đình bạn bè bên cạnh con, giúp vượt qua khó khăn học tập sống để đến đích ngày hơm Về luận văn, thời gian điều kiện có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận góp ý bạn bè, thầy cô người quan tâm đến đề tài Hà nội, ngày 20 tháng 11 năm 2015 Học viên Trần Minh Hiền LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp “Xây dựng phần mềm hỗ trợ dạy học ngơn ngữ lập trình Pascal cho học sinh Trung học phổ thơng” cơng trình nghiên cứu hướng dẫn định hướng PGS.TS Trương Anh Hoàng Các số liệu, nội dung tham khảo trích dẫn có nguồn gốc rõ ràng, tn thủ tôn trọng quyền tác giả, không vi phạm luật sở hữu trí tuệ pháp luật Việt Nam Nếu sai, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm trước pháp luật TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Minh Hiền MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN1 LỜI CAM ĐOAN4 MỤC LỤC5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT7 DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ8 DANH MỤC BẢNG BIỂU9 PHẦN MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Vấn đề dạy học ngơn ngữ lập trình Pascal trường THPT 1.2 Phát biểu toán 1.2.1 Quy trình xử lý 1.2.2 Những khó khăn thách thức 1.3 Hướng tiếp cận 1.4 Kết luận chương Chƣơng TỔNG QUAN VỀ CODE HUNT VÀ ỨNG DỤNG TRONG DẠY HỌC PASCAL 2.1 Tổng quan Code Hunt 2.1.1 Giới thiệu Code Hunt 2.1.2 Chức Code Hunt 2.1.3 Kiến trúc Code Hunt 2.2 Ứng dụng mơ hình Code Hunt dạy học Pascal 10 2.2.1 Chiến thuật trò chơi hóa (Gamification) 10 2.2.2 Thiết kế động viên người học 12 2.2.3 Thiết kế học tập trải nghiệm 15 2.2.4 Đánh giá người học theo thang phân loại Bloom Drefus 18 2.3 Kết luận chương 22 Chƣơng XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN 23 3.1 Mơ tả xây dựng tốn 23 3.1.1 Mơ tả tốn 23 3.1.2 Sơ đồ chức hệ thống 23 3.1.3 Thiết kế Cơ sở liệu 25 3.1.4 Thiết kế Kiểm thử mã Pascal 26 3.2 Xây dựng phần mềm 30 3.2.1 Xây dựng chức trình soạn thảo mã Pascal 31 3.2.2 Xây dựng chức lưu đọc mã Pascal 31 3.2.3 Xây dựng chức biên dịch mã Pascal 32 3.2.4 Xây dựng chức xem kết chạy chương trình 32 3.2.5 Xây dựng chức tính điểm mức kỹ 32 3.3 Một số chức phần mềm 41 3.3.1 Chức trang chủ 41 3.3.2 Chức quản lý học liệu 41 3.3.3 Chức bảng xếp hạng 43 3.3.4 Chức đăng ký 43 3.3.5 Chức đăng nhập 43 3.3.6 Chức thực hành 44 3.4 Kết luận chương 45 Chƣơng CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 46 4.1 Hướng dẫn cài đặt phần mềm 46 4.1.1 Yêu cầu hạ tầng 46 4.1.2 Cài đặt trình biên dịch trực tuyến 46 4.2 Kết thực nghiệm 48 4.2.1 Cơ sở liệu phần mềm 48 4.2.2 Quản lý học liệu 48 4.2.3 Bài tập thực nghiệm 49 4.3 Thực nghiệm sư phạm đánh giá kết 55 4.3.1 Thực nghiệm sư phạm 55 4.3.2 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 56 4.4 Kết luận chương 58 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 59 PHỤ LỤC 63 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu/ Chữ viết tắt Viết đầy đủ CSDL Cơ sở liệu CNTT Công nghệ thông tin LTTC Lý thuyết trò chơi KH&CN Khoa học Công nghệ THPT Trung học Phổ thông OER Open educational resources Kho tài nguyên giáo dục mở OECD Organization for Economic Cooperation and Development Tổ chức Hợp tác Phát triển Kinh tế WEF The World Economic Forum Diễn đàn kinh tế giới SGK Sách giáo khoa Ý nghĩa DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Biểu đồ xếp hạng độ phổ biến ngơn ngữ lập trình tháng 11/2015 Hình 2.1 Màn hình Code Hunt Hình 2.2 Các lĩnh vực Code Hunt Hình 2.3 Kiến trúc Code Hunt Hình 2.4 Yếu tố tác động đến động lực học tập 13 Hình 2.5 Hệ thống giảng dạy vịng trịn khép kín 15 Hình 2.6 Ứng dụng hệ thống giảng dạy khép kín vào nội dung dạy học Pascal 16 Hình 2.7 Nội dung học tập theo giai đoạn 17 Hình 2.8 Nội dung tâp thực nghiệm theo giai đoạn 18 Hình 2.9 Thang phân loại mức trí Bloom 18 Hình 2.10 Thang phân loại tri thức Bloom phong cách học tập 21 Hình 2.11 Thang phân loại lực Dreyfus 21 Hình 3.1 Sơ đồ chức hệ thống 23 Hình 3.2 CSDL lưu thơng tin người học 25 Hình 3.3 Cơ sở liệu lưu tập phần mềm 25 Hình 3.4 Cơ sở liệu lưu cấp độ kỹ người học 25 Hình 3.5 Cơ sở liệu lưu tài liệu học Pascal 26 Hình 3.6 Cơ sở liệu lưu giảng Pascal 26 Hình 3.7 Một hộp đen kỹ thuật 27 Hình 3.8 Mã nguồn người học 28 Hình 3.9 So sánh đầu mã pascal người học viết với kỳ vọng chương trình 28 Hình 3.11 Hệ thống đánh giá chương trình người học 33 Hình 3.12 Thư mục lưu tập học viên 37 Hình 3.13 Chức Trang chủ phần mềm 41 Hình 3.14 Chức quản lý tài liệu 42 Hình 3.15 Chức quản lý giảng dạng phim 42 Hình 3.16 Chức bảng xếp hạng 43 Hình 3.17 Chức đăng ký tài khoản 43 Hình 3.18 Chức đăng nhập 44 Hình 3.19 Cơ sở liệu lưu tập thử nghiệm 44 Hình 3.20 Chức soạn thảo mã Pascal 44 Hình 3.21 Kết biên dịch 45 Hình 3.22 Kiểm thử so khớp đầu thực tế kỳ vọng 45 Hình 4.1 Một trình biên dịch 46 Hình 4.2 Cơng việc trình biên dịch 46 Hình 4.3 Cơ sở liệu tập 48 Hình 4.4 Chức thêm tài liệu 48 Hình Thực hành chương trình tự 49 Hình 4.6 Người học hồn thành u cầu tập thử nghiệm số 49 Hình 4.7 Bài thử nghiệm số cú pháp sai với kỳ vọng 50 Hình 4.8 Người học hồn thành u cầu tập thử nghiệm số 51 Hình 4.9 Gợi ý tập thử nghiệm 52 Hình 4.10 Bài thử nghiệm tốn tử số học có đầu với kỳ vọng 52 Hình 4.11 Người học hồn nghiệm số 53 Hình 4.12 Bài thử nghiệm số đầu thực tế chưa khớp với kỳ vọng 53 Hình 4.13 Bài thử nghiệm cầu điều kiện có đầu thực tế khớp với kỳ vọng 54 Hình 4.14 Bài thử nghiệm vịng lặp có đầu chưa khớp với kỳ vọng 54 Hình 4.15 Bài thử nghiệm vịng lặp có đầu khớp với kỳ vọng 55 Hình 4.16 Kết khảo sát mức độ hài lòng học sinh 57 Hình 4.17 Kết khảo sát nội dung kiến thức phần mềm cung cấp 57 Hình 4.18 Khảo sát khả tư lập trình 57 Hình 4.19 Kết khảo sát kỹ phần mềm cung cấp 58 Hình 4.20 Kết khảo sát dự định học lập trình học sinh 58 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Chuyển đổi từ phương pháp học truyền thống sang Gamification 16 PHẦN MỞ ĐẦU Bối cảnh vấn đề nghiên cứu: Ngày nay, thành tựu Công nghệ thông tin áp dụng hầu hết lĩnh vực hoạt động người mang lại nhiều hiệu to lớn Các kiến thức lập trình, cách thức tạo chương trình kỹ thuật số dần trở thành kỹ cần trang bị tất người Nhiều quốc gia giới đưa lập trình vào chương trình giảng dạy cấp tiểu học trung học Trên giới, Anh quốc quốc gia đưa việc học lập trình thành mơn học bắt buộc trường tiểu học trung học Bắt đầu từ năm 2014 trẻ em học lập trình độ tuổi đến 16 Ở giai đoạn 1, học sinh học viết chương trình nhỏ, khía cạnh đơn giản thuật toán, cài đặt thực thi thiết bị điện tử Trong giai đoạn 2, học sinh học cách thiết kế viết chương trình phức tạp hơn, tương tác với môi trường xung quanh Ở giai đoạn (cấp trung học phổ thông), học sinh học đại số Boolean, tư thuật toán Giai đoạn tập trung vào sáng tạo định hướng nghề nghiệp Việc dạy tin học lập trình sớm khơng có ích cho tồn học sinh, mà trợ giúp lớn cho ngành CNTT q trình đại hóa đất nước Hiểu vai trò việc dạy tin học nắm bắt xu hướng giới, Bộ GD&ĐT Việt Nam đưa việc học lập trình Pascal vào chương trình coi khởi đầu cho việc tiếp cận ngơn ngữ lập trình bậc cao Ở cấp THPT, môn học bắt buộc học sinh khối 11 Nói cách khái quát, Pascal ngơn ngữ lập trình có cú pháp khoa học gần gũi với ngôn ngữ người Pascal có ưu điểm việc ứng dụng để giải tốn máy tính, qua giúp em hình dung đời, cấu tạo, hoạt động ích lợi chương trình hoạt động máy tính, máy tự động… Tính cấp thiết đề tài Ngơn ngữ lập trình Pascal có vai trị quan trọng vậy, thực tế việc học Pascal trường THPT diễn theo hình thức thầy giảng giải thật kĩ, học trị cố nhớ thật nhiều hay thầy trình chiếu - trị xem Về bản, phương pháp dạy học lạc hậu, hỗ trợ thiết bị công nghệ kỉ 21 Bên cạnh đó, nhiều yếu tố lực, trình độ học sinh, quan niệm người dạy mà nội dung học dừng lại mức độ giới thiệu câu lệnh thuật toán lâu đời Các tiết học lập trình Pascal chưa vào ứng dụng thực tiễn khiến học sinh 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Quách Tuấn Ngọc, 2001 Ngôn ngữ lập trình Pascal, Nhà xuất Thống kê, Hà Nội [2] Nguyễn Trọng Nghĩa, Báo cáo tham luận: Tạo u thích kỹ lập trình cho học sinh, THPT chuyên Thái Nguyên [3] Phạm Ngọc Hùng, Trương Anh Hồng, Đặng Văn Hưng (2014), ―Giáo trình kiểm thử phần mềm‖ Khoa CNTT- Đại học Công nghệ, ĐHQG Hà Nội [4] Tạp chí cơng nghệ giáo dục (1-4), ĐH FPT, Hà Nội [5] Nguyễn Tiến Dũng, Lê Ngọc Liên (dịch) ―Lý thuyết trò chơi kinh doanh‖ [6] Bùi Thế Tâm (2004), Giáo trình Turbo PASCAL 7.0, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội [7] Đỗ Xuân Lôi (2006), Cấu trúc liệu, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội [8] Nguyễn Xuân My, Hồ Sĩ Đàm, Trần Đỗ Hùng, Lê Sỹ Quang (2002), Các vấn đề chọn lọc Tin học tập (1,2), Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [9] Hồ Sĩ Đàm, Hồ Cẩm Hà, Trần Đỗ Hùng, Nguyễn Đức Nghĩa, Nguyễn Thanh Tùng, Ngô Ánh Tuyết (2013), Tin học 11 (dùng cho học sinh), Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [10] Hồ Sĩ Đàm, Hồ Cẩm Hà, Trần Đỗ Hùng, Nguyễn Đức Nghĩa, Nguyễn Thanh Tùng, Ngô Ánh Tuyết (2013), Tin học 11 (dùng cho giáo viên) Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội, [11] Đào Minh Hồng, Lê Hồng Hiệp (2013), ―Sổ tay Thuật ngữ Quan hệ Quốc tế Khoa QHQT‖ – Đại học KHXH&NV TPHCM.http://nghiencuuquocte.net/tag/so-taythuat-ngu-qhqt/ Tiếng Anh [12] Nikolai Tillmann, R Nigel Horspool , Daniel Perelman, Tao Xie (2014), Code Hunt: Searching for Secret Code for Fun, Microsoft Research, http://research.microsoft.com/pubs/210651/CodeHunt%20SBST%202014b.pdf [13] Lee, J J & Hammer, J (2011) Gamification in Education: What, How, Why Bother? Academic Exchange Quarterly, 15(2) [14] Jensen, E (1998) Teaching with the brain in mind Alexandria, Va: Association for Supervision and Curriculum Development 62 [15] Balraj Kumar, ParulKhurana (2012), Gamification in education – learn computer programming with fun, Department of Computer, Lovely Professional University, Punjab [16] WEF(2015), New Vision for Education – Unlocking the potential of technology [17] Bloom B S., Englehart M D., Furst E J., Hill W H., and Krathwohl D R (1956), Taxonomy of Educational Objectives: Handbook I—Cognitive Domain, McKay, New York [18] Stuart E Dreyfus, Hubert L Dreyfus (1980), A five-stage model of the mental activities involved in directed skill acquisition, California Univ Berkeley Operations Research Center [19] Maria Meyerson (2012), Applications of game theory in education, Sierra Nevada College http://www3.weforum.org/docs/WEFUSA_NewVisionforEducation_Report2015.pdf [20] Gee, J P (2008) Learning and games Cambridge, MA: MIT Press [21] Kolb D A (1981), Learning styles and disciplinary differences In: A Chickering (Ed.), The Modern American College San Francisco: Jossey-Bass [22] Kolb, D A(1984), Experiential Learning, London: Prentice Hall [23] Knowles (1990) The Adult Learner: a Neglected Species (4th ed.), Houston: Gulf Publishing [24] Knowles, (1975), Self-Directed Learning: a Guide for Learners and Teachers Follet, Chicago [25] Pohl, M (2000) Learning to Think, Thinking to Learn: Models and Strategies to Develop a Classroom Culture of Thinking.Cheltenham, Vic.: Hawker Brownlow ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN MINH HIỀN XÂY DỰNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ DẠY VÀ HỌC NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH PASCAL CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Ngành Chuyên ngành... năm 2015 Học viên Trần Minh Hiền LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp ? ?Xây dựng phần mềm hỗ trợ dạy học ngơn ngữ lập trình Pascal cho học sinh Trung học phổ thông? ?? công trình nghiên... việc học lập trình Pascal vào chương trình coi khởi đầu cho việc tiếp cận ngơn ngữ lập trình bậc cao Ở cấp THPT, môn học bắt buộc học sinh khối 11 Nói cách khái quát, Pascal ngơn ngữ lập trình