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.
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
Chuyên ngành: Lý luận và PPDH bộ môn Kỹ thuật công nghiệp
Mã số: 9.14.01.11
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
HÀ NỘI – 2022
Trang 2Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHĨA
2 TS NGUYỄN HÙNG CHÍNH
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
Trung tâm công nghệ Laser – Viện ứng dụng công nghệ
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại
Trường Đại học Sư phạm Hà Nộivào hồi giờ , ngày tháng năm 202
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia, Hà Nội ;
- Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Trang 3MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài nghiên cứu
1.1 Định hướng của Đảng và Nhà nước trong đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo trong thời đại mới
Nghị quyết số 29-NQ/TW – Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo có nêu rõnhiệm vụ và giải pháp: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy vàhọc theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vàvận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ ápđặt 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 trithức, kỹ năng, phát triển năng lực.”
Để giúp cho sinh viên có thể năng động, tự lực và sáng tạo trongđiều kiện công nghệ phát triển mạnh mẽ thì trang bị cho họ cách thức tưduy điện toán với các thuật toán của máy tính là điều cần thiết
1.2 Sự cấp thiết về nhu cầu nguồn nhân lực về điện tử viễn thông trong xã hội hiện nay và yêu cầu đặt ra trong đào tạo nguồn nhân lực
Kĩ thuật điện tử - viễn thông
1.2.1 Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ,nhu cầu sử dụng và truyền dữ liệu của con người không ngừng tăng cao,hầu như mọi công việc đều giải quyết dựa trên cơ sở các quá trình traođổi thông tin nhiều chiều, nhiều nguồn, với nhiều hình thức khác nhau từgiọng nói, âm thanh, hình ảnh,… Ngành KTĐT – VT đã hiện thực hóakhả năng liên kết của mỗi người, mỗi quốc gia bằng việc sử dụng các kĩthuật công nghệ tiên tiến theo nhiều phương thức khác nhau Trong cuộccách mạng công nghiệp 4.0 hiện nay - cuộc cách mạng về sản xuất thôngminh dựa trên các thành tựu đột phá trong lĩnh vực khoa học công nghệđang diễn ra khắp nơi, ngành KTĐT – VT cũng như ngành CNTT đóngvai trò quan trọng Đây là hai ngành kĩ thuật mũi nhọn cho phép tạo ra
cơ sở hạ tầng kết nối, trao đổi, thu thập, lưu trữ và xử lý nguồn thông tin
Trang 4rất lớn của thế giới số.
Bên cạnh đó, theo kết quả thống kê từ Trung tâm Dự báo nhu cầunhân lực và Thông tin thị trường lao động thành phố Hồ Chí Minh chobiết nhu cầu tuyển dụng lao động làm việc trong ngành KTĐT – VT giaiđoạn 2020 – 2025 lên đến khoảng 1,6 vạn người/năm và đang có xuhướng tăng lên Dự báo đến năm 2030, nhu cầu nhân lực ngành Kỹ thuậtđiện, KTĐT – VT tăng gấp 2,5 lần so với năm 2015 Nhưng với thựctrạng phổ biến trong thị trường lao động hiện nay, nguồn cung cấp nhânlực chất lượng cao trong lĩnh vực kỹ thuật còn thiếu hụt lớn
Vì vậy, việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng, đáp ứng đượcyêu cầu của cuộc cách mạng là nhiệm vụ cấp bách hơn bao giờ hết
1.2.2 Với một trong những mục tiêu của giáo dục đại học là hìnhthành và phát triển được nền tảng tư duy của sinh viên trong thời đạimới, tức là có kiến thức chuyên môn toàn diện, nắm vững nguyên lý,quy luật tự nhiên – xã hội, có kỹ năng thực hành cơ bản, có khả nănglàm việc độc lập, sáng tạo và giải quyết những vấn đề thuộc ngành đượcđào tạo Trong đó, các thành phần của tư duy có thể kể đến như biết cáchsuy luận, phát hiện, giải quyết vấn đề, biết cách học, cách tự học, có tưduy sáng tạo, Vậy, mục tiêu quan trọng của quá trình dạy và học làgiúp cho sinh viên phát triển được tư duy
Ngày nay, song song với trang bị kiến thức và kỹ năng, việc pháttriển tư duy điện toán cho sinh viên, đặc biệt là sinh viên ngành KTĐT -
VT, là rất cần thiết và phù hợp với mục tiêu đào tạo ngành KTĐT - VT
Tư duy điện toán bao gồm những kỹ năng thiết yếu cho sinh viên như kỹnăng tư duy thuật toán, kỹ năng tư duy giải quyết vấn đề, kỹ năng tư duysuy luận logic, kỹ năng tư duy trừu tượng, kỹ năng đánh giá vấn đề,…
Các trường đại học đào tạo ngành này cần chú trọng trang bị chosinh viên ngành ĐT–VT kỹ năng thiết kế hệ thống, phân tích, làm việcnhóm, tương tác, hòa nhập và đặc biệt là khả năng học tập suốt đời bắtkịp và thích nghi với sự thay đổi cực kỳ nhanh chóng của khoa học côngnghệ
Trang 51.3 Tầm quan trọng của môn Kĩ thuật lập trình đối với sinh viên học ngành Kỹ thuật điện tử - viễn thông
Trong nghị quyết của Đảng đã chỉ rõ đẩy mạnh ứng dụng côngnghệ thông tin trong dạy học cũng có nghĩa trang bị cho sinh viên kiếnthức và kĩ năng lập trình Có thể thấy rằng trong các thiết bị điện tử -viễn thông hiện đại không thể thiếu trái tim của chúng là bộ xử lý, ngay
cả những hệ thống tự động ứng dụng cũng có bộ vi điều khiển là nhiệm
vụ xử lý trung tâm Chính vì vậy việc trang bị cho sinh viên kĩ thuật lậptrình là rất cần thiết
Trong chương trình đào tạo ngành KTĐT – VT, học phần Kĩ thuậtlập trình là một trong những học phần cơ bản dành cho sinh viên Cấutrúc dữ liệu và Thuật toán được xem như là hai yếu tố quan trọng nhấttrong lập trình, đúng như câu nói của nói nổi tiếng của ông NiklausWirth: “Programs = Data Structures + Algorithms” (Chương trình = Cấutrúc dữ liệu + Thuật toán) Việc nắm vững các cấu trúc dữ liệu và cácthuật toán là cơ sở để sinh viên tiếp cận với việc thiết kế và xây dựngphần mềm cũng như sử dụng các công cụ lập trình hiện đại
Các nội dung học tập trong các học phần điện tử - viễn thông hiệnđại luôn gắn chặt với lập trình với các bài toán về điều khiển, các lựachọn tối tưu trong liên lạc, phủ sóng, kết nối mạng càng nâng cao vai tròcủa kĩ thuật lập trình Hơn nữa, nội dung học phần này có nhiều bài toánđặt ra có thể khai thác được để kích thích tư duy cho SV Quá trình thaotác theo thuật toán và đánh giá thuật toán, vận dụng thuật toán và giảiquyết vấn đề trong thực tiễn sẽ góp phần bồi dưỡng năng lực và hìnhthành, phát triển TDĐT cho SV
Tóm lại, với những nhận định trên, bản thân là một giảng viênngành Công nghệ thông tin, tác giả chọn đề tài tập trung nghiên cứu theohướng phát triển tư duy điện toán nhằm phát triển các kỹ năng hỗ trợ choviệc lập trình cũng như giải quyết các vấn đề liên quan, phù hợp với đặcđiểm các môn học thuộc chuyên ngành KTĐT - VT nhằm tăng tính tích
cực chủ động của sinh viên Đó là đề tài: “Dạy học Kĩ thuật lập trình
Trang 6cho sinh viên ngành Kĩ thuật điện tử - viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán”.
2 Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sở lý luận về phát triển tư duy, tư duy điện toán,trên cơ sở đó, xây dựng các biện pháp để phát triển tư duy điện toántrong dạy học môn Kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành Kĩ thuật điện
tử - viễn thông
3 Khách thể, đối tượng và 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 về tư duy và tư duy điện toán
- Lý luận về phát triển tư duy và tư duy điện toán trong dạy học
- Quá trình dạy học phát triển tư duy điện toán trong dạy học chosinh 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 tạongành Kĩ thuật điện tử - viễn thông tại khu vực miền Trung và TâyNguyên
- Phạm vi thực nghiệm: sinh viên ngành Kĩ thuật điện tử - viễnthông của trường Đại học Quy Nhơn
4 Giả thuyết khoa học của luận án
Nếu trên cơ sở nghiên cứu lý luận về tư duy, xây dựng khái niệm
và các yếu tố cấu thành tư duy điện toán, đề xuất được các định hướng
và biện pháp phát triển tư duy điện toán trong dạy học môn Kĩ thuật lậptrình cho SV ngành KTĐT-VT thì sẽ phát triển tư duy điện toán cho SV,góp phần nâng cao chất lượng dạy học và đào tạo kĩ sư ngành KTĐT-VT
ở các trường Đại học, Cao đẳng kĩ thuật
5 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu lý luận về tư duy điện toán và phát triển tư duy điện
Trang 7toán trong dạy học cho sinh viên ngành Kĩ thuật điện tử - viễn thông;
- Khảo sát thực trạng dạy và học ở ngành Kĩ thuật điện tử - viễnthông với cách tiếp cận phát triển tư duy điện toán; Phân tích nội dung, đềcương chi tiết, đặc điểm và PPDH môn Kĩ thuật lập trình dưới góc độ pháttriển TDĐT;
- Xây dựng khái niệm, tiến trình dạy học và đề xuất biện pháp dạyhọc theo định hướng phát triển TDĐT cho sinh viên; xây dựng giáo ánminh họa thuộc học phần Kĩ thuật lập trình;
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm và phương pháp chuyên gia đểđánh giá hiệu quả sử dụng giải pháp, kiểm nghiệm giả thuyết khoa học
và tính khả thi của đề tài
6 Phương pháp nghiên cứu
- Các phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Phân tích, tổng hợp, khái
quát hóa những kinh nghiệm quốc tế và trong nước, các công trình cóliên quan về tư duy điện toán, lí luận dạy học về dạy học phát triển tưduy điện toán để xây dựng cơ sở lí luận của 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 vàđánh giá các biện pháp đã đề xuất
- Phương pháp thống kê toán học: Xử lý số liệu trong khảo sát
thực trạng và kiểm nghiệm, đánh giá các biện pháp dạy học đã đề xuất
7 Đóng góp mới của luận án
+ Tổng quan được các khái niệm tư duy điện toán từ các tác giả
khác và kế thừa để đưa ra khái niệm tư duy điện toán
+ Đưa ra được các thành tố của tư duy điện toán gồm 4 thànhphần: phân rã vấn đề, nhận dạng mẫu, thiết kế thuật toán, trừu tượng hóa vàtổng quát hóa
+ Đề xuất được năm định hướng phát triển tư duy điện toán trong dạyhọc
+ Đề xuất được ba biện pháp phát triển tư duy điện toán trong dạyhọc môn Kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành KTĐT-VT
Trang 8+ Đề xuất được tiến trình tổ chức dạy học môn Kĩ thuật lập trìnhnhằm phát triển tư duy điện toán cho sinh viên ngành KTĐT-VT.
+ Vận dụng soạn được hai giáo án minh họa trong dạy học họcphần Kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành KTĐT – VT
8 Cấu trúc luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận chung và khuyến nghị, phụ lục, cấutrúc của luận án bao gồm 3 chương như sau:
Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn về phát triển tư duy điện
toán trong dạy học
Chương 2: Phát triển tư duy điện toán cho sinh viên trong dạy học
môn Kĩ thuật lập trình
Chương 3 Kiểm nghiệm và đánh giá
NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN Chương 1 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
Mục này trình bày khái quát, ngắn gọn về những nghiên cứu trong
và ngoài nước về việc phát triển tư duy nói chung và các loại tư duykhác nhau khác trong dạy học cho SV, trong đó có phát triển tư duy điệntoán cho SV Kết quả nghiên cứu cho thấy bản chất, cấu tạo thành phầncủa các loại tư duy khác nhau, là cơ sở để nghiên cứu vận dụng vào quátrình dạy học để phát triển tư duy điện toán Một số nghiên cứu đã làmsáng tỏ cơ sở lý luận, thực tiễn về phát triển tư duy điện toán cho ngườihọc ở các bậc phổ thông, và một số môn khoa học cơ bản máy tính cho
SV đại học Đến nay, chưa có đề tài nào nghiên cứu hệ thống các vấn đềdạy học Kĩ thuật lập trình phát triển tư duy điện toán cho SV, cụ thể là
SV ngành Kỹ thuật điện tử, viễn thông
1.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.2.1 Tư duy
Trang 9Tư duy được coi là một quá trình tâm lý thuộc một giai đoạn củaquá trình nhận thức Tư duy đã được nhiều nhà khoa học ở nhiều lĩnhvực khác nhau nghiên cứu và khái niệm về tư duy được phát biểu ở cácgóc độ khác nhau Trong phạm vi nghiên cứu này, tác giả sử dụng khái
niệm về tư duy của phần lớn các nhà sư phạm: “Tư duy là một quá trình
tâm lý phản ánh những thuộc tính bản chất, những mối liên hệ và quan
hệ bên trong có tính quy luật của sự vật, hiện tượng trong hiện thực khách quan, mà trước đó ta chưa biết”.
1.2.2 Điện toán
Theo từ điển Free Merriam-Webster Dictionary đưa ra ý nghĩa của
điện toán hay tính toán (Computation) là một loại phép tính nào đó bao
gồm các bước số học và phi số học và tuân theo mô hình được xác định
rõ (ví dụ như là thuật toán,…)
Khái niệm điện toán (Computing) là hoạt động định hướng mục
tiêu (goal-oriented activity) nào đó, có yêu cầu, hưởng lợi từ hoặc tạo ramột chu trình toán học được gọi là thuật toán thực hiện bằng máytính hay còn gọi là máy điện toán
Điện toán bao gồm thiết kế, phát triển và xây dựng hệ thống phầncứng và phần mềm thuộc máy điện toán; biên tập, tạo cấu trúc và quản
lý các loại thông tin; nghiên cứu khoa học trên máy tính; làm cho hệthống máy tính hoạt động thông minh; tạo ra và sử dụng phương tiệntruyền thông và giải trí Lĩnh vực điện toán bao gồm kỹ thuật máytính, công nghệ phần mềm, khoa học máy tính, hệ thống thôngtin và công nghệ thông tin
1.2.3 Tư duy điện toán
Qua kết quả nghiên cứu một số khái niệm về tư duy điện toán,nghiên cứu đặc điểm, cấu trúc, con đường hình thành và phát triển tưduy điện toán,… trên các tài liệu trong và ngoài nước, có thể nhận địnhrằng cho đến nay vẫn chưa có một định nghĩa cuối cùng về tư duy điệntoán Theo đó, dựa vào việc tìm ra những điểm tương đồng trong kháiniệm và mối quan hệ của các thành phần cốt lõi hình thành nên tư duy
Trang 10điện toán cũng như căn cứ chính vào khái niệm của tác giả Wing, có thể
đề xuất khái niệm về tư duy điện toán như sau:
“Tư duy điện toán là một loại tư duy nhằm giải quyết một bài toán thông qua các hoạt động phân rã, nhận dạng để hình thành bài toán và hoạt động xây dựng từng bước thực hiện bài toán theo hướng
xử lý tự động của máy tính.”
1.2.4 Phát triển tư duy điện toán
Phát triển tư duy điện toán là quá trình chuyển biến khả năng giảiquyết vấn đề hoàn thiện hơn thông qua sự rèn luyện, học tập theo các kỹnăng hoạt động của tư duy điện toán
1.2.5 Một số khái niệm khác
1.2.5.1 Thuật toán
Thuật toán được hiểu là một dãy hữu hạn những thao tác sắp xếptheo một trình tự xác định, mỗi thao tác được thực hiện một cách đơn trị,những thao tác này biến đổi dữ liệu vào (INPUT) của một lớp bài toán
và sẽ kết thúc sau một số hữu hạn bước để cho kết quả là dữ liệu ra(OUTPUT), mô tả lời giải của lớp bài toán đó
1.2.5.2 Tư duy thuật toán
Tư duy thuật toán là một dạng tư duy toán học có liên hệ chặt chẽvới việc thực hiện các thao tác tư duy, được sắp xếp theo một trình tựnhất định mà kết quả là giải quyết được nhiệm vụ đặt ra
1.3 PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN CHO SINH VIÊN TRONG DẠY HỌC
1.3.1 Đặc điểm của tư duy điện toán
Tư duy điện toán là một quá trình giải quyết vấn đề bao gồm cácđặc điểm sau: Xây dựng các vấn đề theo cách cho phép chúng tôi sửdụng máy tính và các công cụ khác để giúp giải quyết chúng; Tổ chức vàphân tích dữ liệu hợp lý; Trình bày dữ liệu thông qua các khái niệm trừutượng như mô hình và mô phỏng; Tự động hóa các giải pháp thông qua
tư duy thuật toán; Xác định, phân tích và triển khai các giải pháp khả thivới mục tiêu đạt được sự kết hợp hiệu quả và hiệu quả nhất giữa các
Trang 11bước và nguồn lực; Tổng quát hóa và chuyển quá trình giải quyết vấn đềnày sang nhiều vấn đề khác nhau.
1.3.2 Các thành tố của tư duy điện toán
Căn cứ vào khái niệm về tư duy điện toán được phát biểu, tác giảnhận thấy tư duy điện toán là một tổ hợp của nhiều quá trình có mối liên hệvới nhau nhằm giải quyết vấn đề một cách hiệu quả, vận dụng tương tự theocách thực hiện của máy tính Những quá trình đó chính là những yếu tố cấu
thành nên tư duy điện toán (Hình 1.2)
a- Phân rã vấn đề: Đây là một phương pháp để tách các vấn đề ra
và chia chúng thành các phần nhỏ hơn và dễ hiểu hơn Phương pháp nàycòn được gọi là “Chia để trị”
b- Nhận dạng mẫu: Đây là phương pháp để xác định những điểm
tương tự và điểm khác biệt trong vấn đề
c- Thiết kế thuật toán: Đây là quá trình xây dựng một lược đồ gồm
các bước theo trình tự để giải quyết được tất cả các vấn đề
d- Trừu tượng hóa và tổng quát hóa: Trừu tượng hóa một vấn
đề thành một khái niệm hoặc nguyên tắc Tổng quát hóa là quá trình điềuchỉnh các giải pháp hoặc thuật toán đã xây dựng thành các trạng thái vấn
đề khác nhau, ngay cả khi các biến là khác nhau
Hình 1.2 Các yếu tố cấu thành tư duy điện toán
Các yếu tố cấu thành tư duy điện toán chính là các quá trình cómối quan hệ với nhau được tổ hợp lại nhằm giải quyết vấn đề một cách
hiệu quả, và vận dụng tương tự theo cách làm của máy tính (Hình 1.3).
Trang 12Hình 1.3 Quá trình tư duy điện toán
1.3.3 Bản chất dạy học phát triển tư duy điện toán trong dạy học lập trình cho sinh viên
Các đặc điểm chính về tư duy điện toán là 1) đó là cách giải quyếtvấn đề và thiết kế hệ thống dựa trên các khái niệm cơ bản của khoa họcmáy tính; 2) nó có nghĩa là tạo ra và sử dụng các mức độ trừu tượngkhác nhau, để hiểu và giải quyết vấn đề hiệu quả hơn; 3) nó có nghĩa là
tư duy theo thuật toán và khả năng áp dụng các khái niệm toán học đểphát triển các giải pháp hiệu quả, công bằng và an toàn hơn; và 4) nó cónghĩa là không phải khiến con người suy nghĩ như máy tính, mà là pháttriển đầy đủ các công cụ tư duy cần thiết để sử dụng hiệu quả máy tínhnhằm giải quyết các vấn đề phức tạp của con người
1.3.4 Đánh giá mức độ phát triển tư duy điện toán của sinh viên
1.3.4.1 Nguyên tắc cơ bản khi đánh giá mức độ phát triển tư duy điện toán
Việc đo và đánh giá mức độ phát triển tư duy của người học nênđược thực hiện bằng phép đo gián tiếp, kết hợp hai phương tiện đánhgiá: kết quả và quá trình học tập của người học
1.3.4.2 Một số cách thức đánh giá mức độ phát triển tư duy điện toán
Một số cách thức đánh giá mức độ phát triển năng lực tư duy điệntoán như sau: Nội dung đề kiểm tra; Bài tập kiểm tra trình độ vận dụngkiến thức; Bài tập kiểm tra giải quyết vấn đề nhanh; Đề kiểm tra tổnghợp; Đánh giá theo nghiên cứu trường hợp (case study)
Sử dụng thang đo SOLO nhằm mô tả 5 mức độ hiểu biết của SVkhi giải quyết các vấn đề lập trình và trình bày cách giải thích tương tự
về sử dụng thang đo SOLO áp dụng khi người học làm các bài tập viết
mã lập trình đơn giản:
Trang 13- Mức 1: SV bắt đầu tiếp cận kiến thức về các cấu trúc lập trình và
kỹ năng lập trình
- Mức 2: SV biểu diễn chính xác một số vấn đề của lập trình nhưng
không phải tất cả các khía cạnh của vấn đề lập trình
- Mức 3: SV có thể biểu diễn mô tả dòng mã lập trình hoặc thực thi
mã lập trình bằng tay cho một trường hợp cụ thể
- Mức 4: SV có thể viết được một chương trình (bằng ngôn ngữ
lập trình) trên máy tính để giải quyết vấn đề cụ thể
- Mức 5: SV liên kết các kỹ thuật trong lập trình và ứng dụng linh
hoạt vào giải quyết vấn đề
1.3.5 Một số định hướng phát triển tư duy điện toán cho sinh viên
Định hướng 1: Việc phát triển tư duy điện toán cho sinh viên
được thực hiện theo hướng tác động đến từng yếu tố cấu thành của tưduy điện toán
Định hướng 2: Để phát triển tư duy điện toán cho SV ngành
KTĐT-VT cần chú trọng khai thác các nội dung kiến thức học phần cótiềm năng phát triển tư duy điện toán và định hướng nội dung phù hợp vớithời đại
Định hướng 3: Sử dụng các phương pháp dạy học dựa trên lý
thuyết tâm lý học hiện đại để phát triển tư duy điện toán cho sinh viên
Định hướng 4: GV tạo môi trường để SV được lựa chọn thực hiện
nhiệm vụ học tập theo khả năng, trình độ và gây hứng thú học tập, pháthuy tính tích cực trong nhận thức của SV phù hợp với thực tiễn hoàncảnh, môi trường giáo dục và thực tiễn của SV
Định hướng 5: Dạy học theo hướng phát triển tư duy điện toán
phải kết hợp chặt chẽ rèn luyện cho SV tính tổ chức, tính trật tự, tínhlinh hoạt và sáng tạo trong quá trình học tập
1.4 THỰC TRẠNG PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN CHO SINH VIÊN KTĐT-VT TẠI CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHU VỰC MIỀN TRUNG VÀ TÂY NGUYÊN
Trang 14Với phương pháp điều tra bằng phiếu hỏi và phỏng vấn 37 GV và
142 SV, đề tài đã khảo sát thực trạng dạy và học cho SV ngành KTĐT
-VT theo định hướng phát triển TDĐT tại một số cơ sở đào tạo ngànhKTĐT - VT ở khu vực miền Trung và Tây Nguyên Kết quả khảo sát địnhtính và định lượng cho thấy:
- Việc phát triển TDĐT cho SV là vấn đề quan trọng và cần thiết;
Có khả năng phát triển TDĐT cho SV KTĐT - VT thông qua học phần Kĩthuật lập trình
- TDĐT khá mới mẻ đối với GV và SV và cũng như chưa đượctiếp xúc nhiều và ứng dụng trong quá trình dạy và học Việc phát triển tưduy của SV còn phụ thuộc vào các yếu tố xã hội, yếu tố tâm lý,…
- Phân tích thực trạng ảnh hưởng đến việc dạy và học, đến sự hìnhthành và phát triển tư duy điện toán cho SV Với kết quả phân tích đã chỉ
ra rằng tư duy điện toán khá mới mẻ đối với GV và SV và cũng nhưchưa được tiếp xúc nhiều và ứng dụng trong quá trình dạy và học Việcphát triển tư duy của SV còn phụ thuộc vào các yếu tố xã hội, yếu tố tâmlý,… Tư duy điện toán có thể giúp cho sinh viên có khả năng giải quyếtcác vấn đề cũng như trong quá trình học lập trình
- Đề xuất 5 định hướng dạy học nhằm phát triển tư duy điện toán choSV
Tóm lại, những kết quả nghiên cứu về mặt lý luận và thực tiễn vềdạy học phát triển tư duy điện toán cho SV này làm cơ sở để đề xuất và
Trang 15triển khai các biện pháp dạy học cụ thể nhằm giúp phát triển tư duy điệntoán cho SV thông qua học phần Kĩ thuật lập trình ở chương 2.
Trang 16Chương 2 PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN CHO SINH VIÊN
TRONG DẠY HỌC MÔN KĨ THUẬT LẬP TRÌNH
2.1 PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH MÔN KĨ THUẬT LẬP TRÌNH 2.1.1 Khái lược cấu trúc chương trình ngành KTĐT - VT
Chương trình được thiết kế để đảm bảo sinh viên tốt nghiệp đạt
được chuẩn đầu ra sau: “… thiết kế, vận hành các hệ thống và sản phẩm
điện tử ứng dụng, hệ thống điện tử thông tin và viễn thông, hệ thống điện tử thông minh dựa trên nền tảng hệ nhúng và IoT…”.
* Một số học phần cần lập trình hỗ trợ: Lý thuyết điều khiển tự động, Kỹthuật xung – số, Thiết kế mạch tích hợp, Điện tử thông tin, Kỹ thuậtmạch điện tử, Thiết kế điện tử ứng dụng, Kỹ thuật vi xử lý, Thông tin diđộng,…
2.1.2 Đặc điểm nội dung môn học Kĩ thuật lập trình
Kĩ thuật lập trình là kỹ thuật thực thi một giải pháp phần mềm(Chương trình = cấu trúc dữ liệu + giải thuật) dựa trên một hay nhiềungôn ngữ lập trình phù hợp với yêu cầu đặc thù của ứng dụng Hay nóimột cách khác, Kĩ thuật lập trình = Cấu trúc dữ liệu + Giải thuật + Ngônngữ lập trình
Nội dung môn học gồm: Cách sử dụng NNLT cụ thể (C/C++), các
Kĩ thuật lập trình, chiến lược thuật toán, minh họa các kỹ thuật liên quanđến lập trình thiết bị,… Những nội dung này có thể thực hiện các yếu tốcấu thành TDĐT trong quá trình DH môn 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: Lựa chọn nội dung chứa đựng cơ hội để hình thành và phát triển tư duy điện toán cho SV.
Tư duy điện toán gắn chặt với tư duy thuật toán mà nền tảngcủa nó là toán học Tư duy điện toán phải được xác lập ở mức tổng quát,tương thích với tư duy “tin học” (tức là biện pháp kỹ năng trong tư duyđiện toán phải gắn kết nối được với các nội dung toán học đó) và lập
Trang 17trình dựa trên nền tảng là tư duy “toán học”.
- Khai thác, lựa chọn để xây dựng hệ thống nội dung chứa đựng cơhội rèn luyện, phát triển tư duy điện toán Nội dung là một số vấn đề gắnvới kiến thức cơ bản ở bậc đại học, có cơ hội áp dụng vào nhiều lĩnh vựckhác nhau và ứng dụng thực tiễn
- Cài đặt các cơ hội vận dụng kết hợp tư duy điện toán và thiết bị
để xác lập thuật toán trước khi viết chương trình, tức là cần đặt sinh viênvào một góc nhìn khác về kiến thức toán học ứng dụng và thiết bị dưới
“lăng kính” tư duy điện toán
- Nội dung phải hướng tới phát triển và xác lập được tư duy điệntoán ở mức khái quát để có thể tận dụng được thế mạnh của công nghệnói chung
- Thuật toán lặp cho các phương trình phi tuyến tổng quát và ứng
dụng.
- Thuật toán giải hệ đại số tuyến tính
- Thuật toán nội suy và ứng dụng
- Thuật toán xấp xỉ tích phân
- Mô hình hóa và mô phỏng
2.2.2 Biện pháp 2: Hướng dẫn SV phân rã hoạt động lập trình thành những hoạt động thành phần, phân chia vấn đề phức tạp thành đơn giản hơn theo trình tự xác định.
Trên cơ sở hệ thống các nguyên tắc dạy học theo hướng phát triển
tư duy điện toán được nêu ra ở trên và đặc điểm của môn Kĩ thuật lậptrình, và với quan điểm dạy học phát triển tư duy chính là việc rèn luyệncho SV thực hiện tốt các hoạt động tư duy thành phần
Để kích thích tư duy cho SV phát triển tư duy điện toán trong quátrình dạy học Kĩ thuật lập trình thì thường diễn ra những hoạt động dạyhọc chiếm lĩnh tri thức lập trình và rèn luyện kỹ năng sử dụng thành thạo