Bài viết Sử dụng phương pháp mô phỏng trong giảng dạy môn học cấu trúc dữ liệu và giải thuật trình bày nâng cao chất lượng đào tạo công nghệ thông tin, xây dựng một môi trường giảng dạy và học tập sinh động nhằm thu hút sinh viên là một trong những nhiệm vụ trọng tâm của Khoa Công nghệ thông tin,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Journal of Thu Dau Mot University, No (25) – 2015 SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ PHỎNG TRONG GIẢNG DẠY MÔN HỌC "CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT" Nguyễn Thị Ánh Tuyết(1), Nguyễn Thị Mai Trang(2) (1) Trường Đại học Thủ Dầu Một, (2) Trường Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh TĨM TẮT Nâng cao chất lượng đào tạo công nghệ thông tin, xây dựng môi trường giảng dạy học tập sinh động nhằm thu hút sinh viên nhiệm vụ trọng tâm Khoa Công nghệ thông tin Cơ sở để thực nhiệm vụ áp dụng phương pháp dạy học tạo thu hút sinh viên Trong đó, phương pháp áp dụng có hiệu phương pháp mô dùng giảng dạy mơn lập trình Qua kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm, nhóm tác giả nghiên cứu xây dựng phần mềm Data Structure Demo nhằm mô trực quan thuật tốn mơn học Cấu trúc liệu giải thuật Từ khoá: phương pháp dạy học, phương pháp mơ MƠ PHỎNG MÁY TÍNH VÀ ỨNG DỤNG không tiếp thu kiến thức cách sâu TRONG GIẢNG DẠY sắc mà trình học họ cịn 1.1 Mơ máy tính tìm cách tiếp cận vấn đề, đường, cách thức để đạt mục tiêu học Đặc biệt, Là hiển thị chuỗi hình ảnh, đối sinh viên cịn tạo dựng điều khiển tượng dạng đồ hoạ mô theo chỗ đối tượng theo ý muốn, tìm tịi chuyển động Mơ máy phát số quan niệm tính xu hướng dạy học mới, đại rèn luyện kỹ nghề nghiệp nghiên cứu áp dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Trong lĩnh vực giáo dục, giảng có ứng dụng mơ kết hợp phương tiện nghe nhìn đại tạo cho sinh viên nhiều kỹ như: khả hoạt động quan sát (các hình ảnh tĩnh động), khả thao tác đối tượng, khả tự phát triển tư duy, lựa chọn đường tối ưu để nhận thức 1.2 Phƣơng pháp dạy học với mô Phương pháp mô dạy học phương pháp tiếp cận nhận thức giới Hình Hiệu mơ thực thơng qua mơ hình tĩnh động (Learning Pyramid - theo National Training Laboratories, Bethel, Maine) (3) Bằng phương pháp mô phỏng, sinh viên 74 Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số (25) – 2015 ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG TRONG GIẢNG có mối quan hệ chặt chẽ với Với cấu trúc liệu chọn, có giải thuật tương ứng, phù hợp Khi cấu trúc liệu thay đổi thường giải thuật phải thay đổi theo để tránh việc xử lý gượng ép, thiếu tự nhiên cấu trúc không phù hợp Hơn nữa, cấu trúc liệu tốt giúp giải thuật xử lý phát huy tác dụng tốt hơn, vừa đáp ứng nhanh vừa tiết kiệm vật tư, giải thuật dễ hiễu đơn giản Cấu trúc liệu giải thuật môn học cung cấp cho sinh viên kiến thức kiểu liệu trừu tượng phép tốn kiểu liệu Do đó, mơn học mang tính trừu tượng cao khơng dễ tiếp thu sinh viên 2.2 Thực trạng giảng dạy môn Cấu trúc liệu giải thuật 2.2.1 Dạy theo phương pháp truyền thống Với cách dạy truyền thống, hiệu thường khơng cao số sinh viên thật hiểu áp dụng thuật tốn lập trình thấp Ví dụ, ý tưởng thuật tốn Bubble-Sort: dãy khóa duyệt từ cuối dãy đầu dãy (từ k[n] k[1]) Nếu phát hai khóa kế cận bị ngược thứ tự đổi chỗ chúng cho Sau lần duyệt vậy, khóa nhỏ dãy khóa chuyển vị trí vấn đề trở thành xếp dãy khóa từ k[2] đến k[n][1] Để minh họa thuật toán trên, giảng viên phải vẽ bước chạy thuật tốn hình Chúng ta thấy rằng, không gian bảng trang slide trình bày đầy đủ bước chạy theo dịng chảy logic Do đó, sử dụng phương pháp viết bảng truyền thống xây dựng slide giảng đáp ứng yêu cầu mô tả tốn khơng hiệu cần thay đổi liệu động DẠY MÔN "CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT" 2.1 Đặc điểm môn học Thực đề án tin học chuyển toán thực tế thành tốn giải máy tính Một tốn thực tế bao gồm đối tượng liệu yêu cầu xử lý đối tượng Vì thế, để xây dựng mơ hình tin học phản ánh toán thực tế cần trọng đến hai vấn đề: - Tổ chức biểu diễn đối tượng thực tế Các thành phần liệu thực tế đa dạng, phong phú thường chứa đựng quan hệ với Do mơ hình tin học toán, cần phải tổ chức, xây dựng cấu trúc thích hợp cho vừa phản ánh xác liệu thực tế này, vừa dễ dàng dùng máy tính để xử lý Công việc gọi xây dựng cấu trúc liệu cho toán - Xây dựng thao tác xử lý liệu Từ yêu cầu xử lý thực tế, cần tìm giải thuật tương ứng để xác định trình tự thao tác máy tính phải thi hành kết mong muốn, bước xây dựng giải thuật cho toán Giải thuật phản ánh phép xử lý, đối tượng xử lý giải thuật lại liệu, liệu chứa đựng thơng tin cần thiết để thực giải thuật Ðể xác định giải thuật phù hợp cần phải biết tác động đến loại liệu (ví dụ để làm nhuyễn hạt đậu, người ta dùng cách xay không băm dao) chọn lựa cấu trúc liệu cần phải hiểu rõ thao tác tác động đến (ví dụ dùng số thực để biểu diễn điểm số sinh viên để thực tính tốn tính điểm trung bình) Như đề án tin học, giải thuật cấu trúc liệu 75 Journal of Thu Dau Mot University, No (25) – 2015 Hình Demo thuật toán xếp Bubble-Sort[4] 2.2.2 Dạy theo phương pháp mơ Giảng viên xây dựng mơ hình mơ dựa vào ứng dụng đồ hoạ quay video clip, sử dụng hiệu ứng trình chiếu, giải thích quy tắc, bước chạy thuật toán Sinh viên thực mô phản ánh lại trải nghiệm qua báo cáo giải tập, cài đặt thuật toán Tuỳ theo điều kiện cụ thể, giảng viên sử dụng kết hợp phương pháp để giảng đạt hiệu cao Do đặc điểm môn học Cấu trúc liệu giải thuật mang tính trừu tượng cao, nên phương pháp giảng dạy mô hiệu mang tính trực quan cao 2.2 Phần mềm mơ thuật tốn mơn học "Cấu trúc liệu" Hiện nay, ứng dụng công nghệ thông tin giảng dạy trở nên phổ biến, trường đại học Việc xây dựng phần mềm mơ trực quan thuật tốn thật cần thiết giảng dạy môn học Cấu trúc liệu Data Structure Demo phần mềm thiết kế dựa theo nội dung môn học Cấu 76 Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số (25) – 2015 trúc liệu giải thuật cài đặt với ngôn ngữ C#[2] Phần mềm mô cách trực quan thuật toán xếp, làm việc với cấu trúc liệu đặc biệt danh sách liên kết, ngăn xếp (stack), hàng đợi (queue), nhị phân,… thuật toán loại liệu Đặc điểm phần mềm demo với liệu động, kết hợp với bước chạy thuật toán, cho phép chạy tự động chạy bước để theo dõi q trình vận hành thuật toán Sau số hình ảnh giao diện chức phần mềm: Hình Demo Thêm node vào cân (đang đánh dấu nút cần cân bằng) KẾT LUẬN Phần mềm Data Structure Demo cài đặt 19 thuật tốn mơ tả kiến thức thuộc nội dung môn học Cấu trúc liệu giải thuật Các thuật tốn mơ trực quan với đối tượng thể rõ ràng, sinh động giúp người học dễ dàng tiếp thu kiến thức giảng Các chức phần mềm nhằm góp phần vào việc nâng cao chất lượng giảng dạy môn học Cấu trúc liệu giải thuật Theo nhóm tác giả, phần mềm thực hữu ích sử dụng làm tài liệu tham khảo công cụ giảng dạy cho giảng viên, tài liệu cần có cho sinh viên để học tốt môn học Hướng phát triển: với cách thiết kế tại, phần mềm phát triển theo hướng cài đặt thuật toán lĩnh vực trí tuệ nhân tạo lĩnh vực lập trình có liên quan Hình Giao diện phần mềm Hình Demo thuật tốn xếp Selection Sort Hình Demo stack cài đặt danh sách liên kết 77 Journal of Thu Dau Mot University, No (25) – 2015 USING THE SIMULATION METHOD IN TEACHING “DATA STRUCTURES AND ALGORITHM” Nguyen Thi Anh Tuyet(1), Nguyen Thi Mai Trang(2) (1)Thu Dau Mot University, (2)Ho Chi Minh City Open University ABSTRACT To improve the quality of training in information technology and build a vivid teaching and learning environment to attract students are one of the key tasks of the Faculty of Information Technology The basis to perform these tasks is to apply teaching methods in order to attract students In particular, one of the effective methods is the simulation method used in teaching programming courses With many years of teaching experience, the authors have studied and develop the Data Structure Demo software for visual simulation of algorithms in the course of Data Structures and Algorithms TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Minh Hồng, Giải thuật lập trình, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 1999, 2004 [2] Michael McMillan, Data structures and Algorithms using C#, Cambridge University Press, New York, 2007 [3] Nguyễn Thành Hải, Phùng Thúy Phượng, Đồng Thị Bích Thủy, Giới thiệu số phương pháp giảng dạy cải tiến giúp sinh viên học tập chủ động trải nghiệm đạt chuẩn đầu theo CDIO, Trung tâm Nghiên cứu cải tiến phương pháp dạy học đại học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia TP.HCM [4] Trần Hạnh Nhi, Dương Anh Đức, Cấu trúc liệu giải thuật, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2010 78 ... điểm môn học Cấu trúc liệu giải thuật mang tính trừu tượng cao, nên phương pháp giảng dạy mơ hiệu mang tính trực quan cao 2.2 Phần mềm mô thuật tốn mơn học "Cấu trúc liệu" Hiện nay, ứng dụng. .. dựng slide giảng đáp ứng u cầu mơ tả tốn không hiệu cần thay đổi liệu động DẠY MÔN "CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT" 2.1 Đặc điểm môn học Thực đề án tin học chuyển toán thực tế thành toán giải máy... Đại học Thủ Dầu Một, số (25) – 2015 ỨNG DỤNG MƠ PHỎNG TRONG GIẢNG có mối quan hệ chặt chẽ với Với cấu trúc liệu chọn, có giải thuật tương ứng, phù hợp Khi cấu trúc liệu thay đổi thường giải thuật