Ứng dụng điện toán đám mây trong dạy học tin học đại cương cho sinh viên cao đẳng sư phạm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN VIỆT DŨNG ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM Chuyên ngành: LL PPDH môn Kĩ thuật công nghiệp Mã số: 9.14.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HUY HOÀNG PGS.TS LÊ THỊ THU HIỀN HÀ NỘI – 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết nghiên cứu luận án trung thực, chưa cơng bố cơng trình Các kết nghiên cứu tham khảo từ tác giả khác trích dẫn nguồn theo quy định Tác giả luận án Nguyễn Việt Dũng ii LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Lê Huy Hoàng - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội PGS.TS Lê Thị Thu Hiền - Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội - người thầy truyền lửa đam mê nghiên cứu khoa học tận tình bảo, hướng dẫn tác giả suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Trung tâm Thơng tin - Thư viện, Ban Chủ nhiệm Khoa thầy giáo, cô giáo Khoa Sư phạm Kĩ thuật - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội nhà khoa học quan tâm, tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng, khoa, trung tâm, thầy giáo, cô giáo, em sinh viên Trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên trường Đại học, Cao đẳng Sư phạm phạm vi nghiên cứu quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ cộng tác tác giả trình thực luận án Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Bố Mẹ xin cảm ơn vợ, trai người thân hai bên gia đình - nguồn động viên, động lực lớn lao để tác giả hoàn thành luận án Xin trân trọng cảm ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp quan tâm, giúp đỡ, động viên tác giả trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày 05 tháng năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Việt Dũng iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn .ii Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục biểu đồ viii Danh mục hình ix MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 3 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHÁCH THỂ, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU GIẢ THUYẾT KHOA HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN CẤU TRÚC LUẬN ÁN CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC 1.1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG GIÁO DỤC 1.1.1 Một số nghiên cứu giới 1.1.2 Một số nghiên cứu Việt Nam 19 1.1.3 Nhận định chung tổng quan định hướng nghiên cứu 25 1.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CÔNG CỤ 27 1.2.1 Điện toán đám mây 27 1.2.2 Dạy học kết hợp 28 1.2.3 Dạy học dựa điện toán đám mây 30 1.3 KHÁI QUÁT VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 31 1.3.1 Lịch sử đời điện toán đám mây 31 iv 1.3.2 Các đặc tính điện toán đám mây 32 1.3.3 Phân loại dịch vụ điện toán đám mây 34 1.4 ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC 37 1.4.1 Vai trò điện tốn đám mây dạy học 37 1.4.2 Lựa chọn loại hình dịch vụ điện toán đám mây sử dụng giáo dục 40 1.4.3 Các hình thức ứng dụng điện toán đám mây dạy học 45 1.4.4 Mơ hình ứng dụng điện tốn đám mây dạy học 47 1.4.5 Đặc điểm dạy học dựa điện toán đám mây 53 1.4.6 Điều kiện tổ chức dạy học dựa điện toán đám mây 56 1.4.7 Lợi ích thách thức ứng dụng điện toán đám mây sở giáo dục.57 KẾT LUẬN CHƯƠNG 60 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM 61 2.1 THỰC TRẠNG ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM 61 2.1.1 Tổ chức khảo sát thực trạng 61 2.2.2 Kết khảo sát thực trạng 63 2.2 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TỔ CHỨC DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM 76 2.2.1 Về đặc điểm chương trình giảng dạy Tin học đại cương trường Cao đẳng Sư phạm 76 2.2.2 Về điều kiện nguồn lực hạ tầng CNTT nhà trường 78 2.2.3 Về điều kiện giảng viên 80 2.2.4 Về điều kiện sinh viên 81 KẾT LUẬN CHƯƠNG 86 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TỔ CHỨC DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM 87 3.1 NGUYÊN TẮC ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM 87 v 3.1.1 Đảm bảo tính hệ thống 87 3.1.2 Đảm bảo tính thực tiễn 87 3.1.3 Đảm bảo tính phát triển 87 3.1.4 Đảm bảo tính hợp tác 88 3.1.5 Đảm bảo tính đồng 88 3.1.6 Đảm bảo tính tích hợp 88 3.1.7 Đảm bảo kết hợp hài hòa dạy học trực tuyến dạy học giáp mặt 89 3.1.8 Đảm bảo an tồn thơng tin khơng gian mạng 89 3.2 TIẾN TRÌNH ỨNG DỤNG ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY TỔ CHỨC DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM 90 3.2.1 Giai đoạn 1: Chuẩn bị - Định hướng học tập 91 3.2.2 Giai đoạn 2: Tổ chức dạy học 99 3.2.3 Giai đoạn 3: Đánh giá - Hoàn thiện 105 3.3 VÍ DỤ MINH HỌA VỀ ỨNG DỤNG ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM .106 3.3.1 Khái quát ví dụ minh họa 106 3.3.2 Kế hoạch dạy học minh họa 107 3.4 KIỂM NGHIỆM - ĐÁNH GIÁ TIẾN TRÌNH ỨNG DỤNG ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY TỔ CHỨC DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM 125 3.4.1 Mục đích, phương pháp đối tượng kiểm nghiệm 125 3.4.2 Kiểm nghiệm phương pháp thực nghiệm sư phạm 127 3.4.3 Kiểm nghiệm phương pháp chuyên gia 138 KẾT LUẬN CHƯƠNG .141 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .142 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 145 TÀI LIỆU THAM KHẢO .147 PHỤ LỤC vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT CĐSP CG CNTT CS CSGD CTĐT DVĐTĐM ĐC ĐHSP ĐTĐM GV GD GD&ĐT HS KQ KQHT KQKS KQNC ND NH PP PPDH QTDH QTHT SV TCDH TCGD THĐC TN TNSP VIẾT ĐẦY ĐỦ Cao đẳng Sư phạm Chuyên gia Công nghệ thông tin Cộng Cơ sở giáo dục Chương trình đào tạo Dịch vụ điện tốn đám mây Đối chứng Đại học Sư phạm Điện toán đám mây Giảng viên, giáo viên Giáo dục Giáo dục đào tạo Học sinh Kết Kết học tập Kết khảo sát Kết nghiên cứu Người dạy Người học Phương pháp Phương pháp dạy học Quá trình dạy học Quá trình học tập Sinh viên Tổ chức dạy học Tổ chức giáo dục Tin học đại cương Thực nghiệm Thực nghiệm Sư phạm vii DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1 KQKS thực trạng ứng dụng CNTT dạy học THĐC cho SV CĐSP 64 Bảng 2.2 KQKS ý kiến GV ưu điểm mang lại triển khai ứng dụng ĐTĐM vào dạy học 67 Bảng 2.3 KQKS dịch vụ phần mềm ĐTĐM GV sử dụng 70 Bảng 2.4 KQKS thực trạng ứng dụng ĐTĐM dạy học THĐC GV CĐSP 72 Bảng 2.5 KQKS mức độ yêu thích nhận thức SV tầm quan trọng việc học THĐC 73 Bảng 2.6 KQKS thực trạng hạ tầng nguồn nhân lực phụ trách CNTT số trường CĐSP 79 Bảng 2.7 KQKS thiết bị điện tử, loại máy tính mà SV sở hữu điều kiện sử dụng Internet SV 81 Bảng 2.8 KQKS thực trạng sử dụng Internet SV 82 Bảng 3.1 Danh sách số sản phẩm DVĐTĐM đề xuất để tổ chức dạy học THĐC cho SV CĐSP 93 Bảng 3.2 GV lớp tham gia trình TNSP 127 Bảng 3.3 Phân bố điểm kiểm tra lớp TN ĐC 131 Bảng 3.4 Bảng tần suất điểm kiểm tra lớp TN ĐC 131 Bảng 3.5 Bảng tần suất hội tụ lùi điểm kiểm tra lớp TN ĐC 131 Bảng 3.6 KQ xử lí liệu thống kê điểm kiểm tra sau TN 133 Bảng 3.7 KQ phân tích phương sai điểm kiểm tra lớp TN ĐC 135 Bảng 3.8 KQ quan sát số hoạt động SV lớp TN đợt TNSP 137 Bảng 3.9 Tổng hợp KQ kiểm nghiệm PP CG 139 viii DANH MỤC BIỂU ĐỒ Trang Biểu đồ 2.1 Các PP, hình thức TCDH GV vận dụng trình giảng dạy THĐC 63 Biểu đồ 2.2 KQKS ý kiến GV hiệu học tập mang lại cho SV có hỗ trợ phần mềm, cơng cụ học tập trực tuyến 66 Biểu đồ 2.3 Ý kiến đánh giá GV mức độ cần thiết việc ứng dụng ĐTĐM vào dạy học Tin học nói chung THĐC nói riêng 68 Biểu đồ 2.4 Ý kiến đánh giá GV mức độ cần thiết việc xây dựng nguyên tắc - yêu cầu tiến trình ứng dụng ĐTĐM tổ chức dạy học THĐC cho SV CĐSP 69 Biểu đồ 2.5 KQKS tần suất hoạt động học tập SV học THĐC 73 Biểu đồ 2.6 KQKS mức độ ứng dụng CNTT trình học THĐC SV 74 Biểu đồ 2.7 KQKS mức độ hiểu biết SV ĐTĐM ứng dụng ĐTĐM GD 75 Biểu đồ 2.8 KQKS số kỹ học tập SV 83 Biểu đồ 2.9 KQKS ý kiến SV hiệu mang lại cho học tập có hỗ trợ phần mềm, công cụ trực tuyến 84 Biểu đồ 3.1 Đồ thị tần suất số SV đạt điểm xi 132 Biểu đồ 3.2 Đồ thị tần suất số SV đạt điểm xi trở xuống 132 ix DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Điện tốn đám mây (Cloud Computing) 27 Hình 1.2 Các hình thức triển khai DVĐTĐM 34 Hình 1.3 Các loại hình cung cấp DVĐTĐM 36 Hình 1.4 Giao diện EasyEDA - ứng dụng thiết kế, mô mạch PCB trực tuyến hoạt động tảng ĐTĐM 38 Hình 1.5 Các đối tượng người dùng hệ thống đám mây CSGD 43 Hình 1.6 Sơ đồ quan hệ tương tác (use case) đối tượng người dùng DVĐTĐM CSGD 44 Hình 1.7 Các hình thức ứng dụng ĐTĐM dạy học 45 Hình 1.8 Mơ hình TPACK 48 Hình 1.9 Mơ hình ứng dụng ĐTĐM dạy học 51 Hình 3.1 Tiến trình ứng dụng ĐTĐM dạy học THĐC cho SV CĐSP 90 Hình 3.2 Giai đoạn 1: Chuẩn bị - Định hướng học tập 91 Hình 3.3 Giai đoạn 2: Tổ chức dạy học 99 Hình 3.4 Giai đoạn 3: Đánh giá - Hồn thiện 105 Hình 3.5 GV kiểm tra danh sách thành viên lớp học tạo hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo 109 Hình 3.6 Thư viện tài liệu GV hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo kết nối trực tiếp với ứng dụng Google Drive thuận tiện cho việc lưu trữ chia sẻ tài liệu 109 Hình 3.7 Nhiệm vụ học tập trực tuyến giao cho SV hồn thành theo hình thức cá nhân hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo 111 63PL 64PL 65PL 66PL 67PL 68PL 69PL 70PL 71PL 72PL 73PL 74PL 75PL 76PL 77PL ... VIỆC ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM 61 2.1 THỰC TRẠNG ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN... luận ứng dụng điện toán đám mây dạy học Chương 2: Cơ sở thực tiễn việc ứng dụng điện toán đám mây dạy học Tin học đại cương cho sinh viên Cao đẳng Sư phạm Chương 3: Ứng dụng điện toán đám mây. .. chức dạy học Tin học đại cương cho sinh viên Cao đẳng Sư phạm 7 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC 1.1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG