Giải pháp tạo sự hứng thú cho sinh viên khi học các giải thuật trong môn cấu trúc dữ liệu giải thuật báo cáo kết quả thực hiện đề tài sáng kiến kinh nghiệm năm học 2016 2017

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC Giải pháp tạo sự hứng thú cho sinh viên khi học các Giải thuật trong môn Cấu trúc dữ liệu & Giải Thuật Đơn vị chủ trì: Khoa

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC

Giải pháp tạo sự hứng thú cho sinh viên khi học các Giải thuật trong môn Cấu trúc

dữ liệu & Giải Thuật

Đơn vị chủ trì: Khoa Công Nghệ Thông Tin

Chủ nhiệm: Nguyễn Thị Vân

2017

BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Năm học 2016 – 2017

GIẢI PHÁP TẠO SỰ HỨNG THÚ CHO SINH VIÊN KHI HỌC CÁC GIẢI THUẬT TRONG MÔN CẤU TRÚC DỮ LIỆU & GIẢI THUẬT

Đơn vị chủ trì: Khoa Công Nghệ Thông Tin

Chủ nhiệm: Nguyễn Thị Vân

Địa điểm: A013

TP HCM, ngày … tháng … năm 20…

TRƯỞNG ĐƠN VỊ

TP HCM, ngày … tháng … năm 20…

TÁC GIẢ

PHIẾU MÔ TẢ ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

 CÁ NHÂN –  TẬP THỂ – NĂM HỌC 2016 - 2017

1 Tên Công trình/ Đề tài:

Giải pháp tạo sự hứng thú khi học các thuật giải trong môn Cấu trúc dữ liệu và Giải thuật

2 Đơn vị chủ trì: (Ghi rõ Phòng/ Khoa/ Trung tâm)

Khoa Công Nghệ Thông Tin

3 Chủ nhiệm Công trình/ Đề tài: (Ghi rõ Họ tên, Chức vụ)

Nguyễn Thị Vân – Giảng viên khoa Công Nghệ Thông Tin

4 Thời gian thực hiện: (Ghi rõ: Từ … đến …)

Từ 1/10/2016 đến 1/12/ 2016

5 Giải trình về tính cấp thiết: (Tại sao phải nghiên cứu giải quyết: quan trọng, cấp

bách và tác động, ảnh hưởng trước mắt và lâu dài của kết quả nghiên cứu đến Đơn vị/ Trường):

Môn Cấu trúc dữ liệu và Giải thuật với thời lượng 90 tiết, trong đó học rất nhiều giải thuật và cấu trúc dữ liệu Đại đa số sinh viên rất sợ khi phải học những giải thuật mà vốn dĩ được xem là rất khô khan với nhiều người, đặc biệt với những sinh viên yếu, kém, bị mất nền căn bản thì việc học những giải thuật là một điều không thể Việc học tốt và ghi nhớ các giải thuật giúp sinh viên nâng cao khả năng tư duy lập trình, tạo nền tảng vững chắc để học tốt cho những môn học khác và cũng tạo

cơ hội để có những việc làm tốt khi ra trường Nếu Giáo viên giảng dạy không đúng phương pháp sẽ gây ra sự chán nản, nhàm chán trong quá trình học của Sinh viên, từ đó dẫn tới kết quả kém Vậy làm sao để biến việc học lập trình nói chung

và học cái giải thuật trong môn Cấu trúc dữ liệu và Giải thuật nói riêng trở nên nhẹ nhàng Để đáp ứng được nhu cầu đó, tôi xin đề xuất giải pháp nhằm tạo sự hứng thú cho sinh viên khi học các giải thuật

6 Mục tiêu của Công trình/ Đề tài:

Cung cấp giải pháp trong quá trình giảng dạy để tạo sự hứng thú khi học các giải thuật trong môn Cấu trúc dữ liệu và Giải thuật của sinh viên Khoa Công nghệ thông tin, trường Cao đẳng công nghệ thủ đức

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC

PHÒNG/ KHOA/ TRUNG TÂM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

7 Nội dung chủ yếu thực hiện:

10 Dự kiến chi phí: (Tuỳ theo đặc điểm chuyên môn của từng đề tài, các mục/ tiểu

mục trong bảng sẽ có những thay đổi cho phù hợp; Không đề xuất kinh phí thì xóa bảng)

MỤC LỤC

1 Thực trạng 1

2 Nguyên nhân 1

3 Giải pháp thực hiện 2

4 Kết quả đạt được 8

DANH MỤC ẢNH

Hinh 1 Minh họa thuật toán Selection Sort bằng những điệu nhảy vui nhộn 5 Hinh 2 Minh họa thuật toán Heap Sort bằng những điệu nhảy vui nhộn 5 Hinh 3 Minh họa trò chơi giải thuật selection sort ngoài trời 6 Hinh 4 Minh họa tổ chức trò chơi giải thuật tại lớp học 7 Hinh 5 Tổ chức trò chơi giải thuật tại phòng B202B - TDC 7

NỘI DUNG BÁO CÁO

1 Thực trạng

Hứng thú học tập của sinh viên kích thích tính tích cực của trí tuệ, sự nỗ lực hành động trong hoạt động học tập, tạo nên động cơ kích thích sinh viên chiếm lĩnh, lĩnh hội tri thức và tìm những nguồn mới của nội dung học tập Thực tiễn cho thấy khi người học

có hứng thú học một môn nào đó thì sẽ có thành tích học ở môn đó cao hơn môn học khác, đồng thời cũng dành thời gian đào sâu suy nghĩ tìm tòi đối với môn học đó nhiều hơn

Hiện nay đại đa số sinh viên khoa Công nghệ thông tin – Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức khi học lập trình đặc biệt khi phải học rất nhiều giải thuật đều thấy khó khăn, không có hứng thú học tập, dẫn tới thấy sợ khi tiếp xúc với những dòng code và mang lại kết quả học tập kém Nếu để tình trạng này kéo dài thì sinh viên sẽ không có khả năng tư duy thuật toán, không có kiến thức vững chắc để học những học phần liên quan tiếp theo và sau này khi ra trường thì cũng không thể đáp ứng được nhu cầu của doanh nghiệp

2 Nguyên nhân

Nguyên nhân khách quan:

Ngôn ngữ lập trình C/C++ là ngôn ngữ phức tạp, nó đòi hỏi sự tư duy cao đặc biệt là khi học chuyên sâu vào các giải thuật Mặt khác với bản chất khô khan và khó của ngôn ngữ thì rất dễ làm người học chán nãn, không có hứng thú học tập

Nguyên nhân chủ quan:

Theo kinh nghiệm giảng dạy của bản thân, khi học lập trình nói chung và học các giải thuật nói riêng, sinh viên thường không có hứng thú học vì một số lí do sau:

Lý do xuất phát từ Sinh viên:

- Kiến thức nền chưa tốt: Đây là một trong những yếu tố ảnh hưởng tới khả năng tiếp thu của sinh viên Nếu sinh viên có kiến thức nền (tiên quyết) yếu thì rất khó để có thể học tốt, cho dù có cố gắng lắng nghe thì rất khó để tiếp thu hết được

- Sinh viên không có động cơ học tập: Không biết được mục tiêu học tập thì sẽ dẫn tới không có hứng thú học tập

- Phương pháp học tập của sinh viên chưa đúng

Lý do xuất phát từ Giảng viên:

- Phương pháp giảng dạy chưa phù hợp: Do đặc thù của môn học là phải học giải thuật rất nhiều, cung cấp khả năng tư duy cao hơn so với những học phần cơ sở trước, nên vốn dĩ nó rất khô khan và khó truyền đạt Vì vậy nếu Giảng viên không khéo léo, không có phương pháp giảng dạy phù hợp thì rất dễ dẫn tới việc không đạt hiệu quả trong công tác truyền thụ kiến thức Phương pháp giảng dạy không phù hợp thường thể hiện ở việc như: tổ chức lớp học kém hiệu quả, không tạo được động lực học tập cho sinh viên, không khí lớp học căng thẳng, và lựa chọn phương tiện, phương pháp truyền đạt không phù hợp

Từ những nguyên nhân trên chúng ta mới thấy nhiệm vụ dẫn dắt của giảng viên rất quan trọng việc tạo hứng thú học tập cho sinh viên Vì vậy với kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm và tham khảo đồng nghiệp qua các tiết dự giờ tôi đề xuất giải pháp cho

giảng viên khi tham gia giảng dạy môn Cấu Trúc Dữ Liệu Và Giải Thuật đó là: “Giải

Pháp Tạo Sự Hứng Thú Cho Sinh Viên Khi Học Các Giải Thuật Trong Môn Cấu Trúc Dữ Liệu & Giải Thuật”

3 Giải pháp thực hiện

Để tạo nên hiệu quả trong hoạt động dạy và học thì ngoài vai trò của giảng viên, sinh viên cần hợp tác tốt với giảng viên Vì vậy để góp phần thành công trong giải pháp tạo hứng thú khi học thì giảng viên cần:

Dẵn dắt, hướng dẫn để sinh viên giải quyết được các vấn đề sau:

Nếu các em có kiến thực nền không tốt, giảng viên cần phải tác động để giúp sinh viên vượt qua: Gợi động cơ thành công, cũng cố niềm tin cho sinh viên, đưa ra lời động viên đúng lúc tác động vào tâm lý của các em ví dụ như “chỉ cần xem lại kiến thức đã học, trong một tuần cố gắng lấy lại nền tảng cơ bản về: cấu trúc lặp, mảng, struct,…(có thể hỏi bạn bè, tự học và thậm chí là Thầy/Cô sẵn sàng giúp nếu em đặt câu hỏi) thì Cô/Thầy sẽ giúp em học tốt trong môn này nếu em làm theo sự định hướng của Cô/Thầy”

Nếu các em có phương pháp học chưa đúng: Vì mỗi môn học cần phải có phương pháp tự học đặc thù Vì thế khi học giải thuật, giảng viên hãy giúp sinh viên đưa ra một phương pháp học phù hợp nhất Tôi thường dặn dò sinh viên rằng về nhà hãy làm bài tập thật nhiều và hãy làm lại những bài thực hành đã được giảng viên sửa trên lớp một lần nữa bằng năng lực bản thân, nếu có tham khảo code mẫu thì cũng hiểu được từng dòng lệnh và sau đó phải tự mình viết lại, không biết thì phải hỏi, chỉ như vậy thì bài tập đó mới thực sự là của chính mình Còn trên lớp thay vì học thuộc những giải thuật một cách máy móc thì hãy tập tư duy, khi đã hiểu được ý tưởng thuật toán

thì hãy tập cách sinh ra đoạn code tương ứng Với cách học như thế sinh viên mới phát triển khả năng lập trình của bản thân và nhớ thuật toán lâu dài

Nếu sinh viên không có động cơ học tập: Giảng viên nên gợi động cơ làm cho sinh viên nhận thức được cần phải học Khi học một mảng kiến thức nào đó, giảng viên cần cung cấp mục tiêu học tập cho sinh viên, khi đã biết bản thân sinh viên biết

“học kiến thức này để làm gì” thì sẽ cố gắng học tập, điều này góp phần tạo hứng thú học tập cho sinh viên

Thay đổi phương pháp giảng dạy:

Giáo dục hứng thú phải gắn liền với đổi mới phương pháp dạy học Giáo dục hứng thú tạo tiền đề cho cách dạy phát hiện vấn đề Sinh viên không phát hiện vấn đề khi không tích cực hoạt động, tích cực tư duy

Như vậy khi bản thân sinh viên đã sẵn sàng (đã có tâm thế và nhiệt huyết để học, đã có kiến thức nền đủ) thì vai trò của giảng viên (người định hướng, chỉ dẫn cho sinh viên) lúc này rất quan trọng, làm sao trong quá trình giảng dạy vẫn giữ được đam mê, cái lửa mong muốn được học của sinh viên, hãy làm cho sinh viên có hứng thú khi học những thuật giải, làm sao giúp sinh viên thay đổi quan niệm rằng “code vốn dĩ rất khó và khô

khan” Giải pháp tôi đưa ra với giảng viên là “thay đổi phương pháp dạy học” cho phù

hợp với môn học Phương pháp giảng dạy mà giảng viên chọn sẽ ảnh hưởng rất nhiều chất lượng học tập của sinh viên, thay đổi phương pháp giảng dạy để tạo sự hứng thú, đam mê học tập của sinh viên Sau đây tôi sẽ trình bày phương pháp mà tôi áp dụng trong hai năm gần đây mà tôi thấy sự thay đổi tích cực, đó là: Tổ chức hoạt động, tạo

cơ hội để sinh viên được khẳng định mình, được tham gia vào quá trình dạy và học

Về công tác chuẩn bị: Với mỗi giải thuật, thay vì chỉ chuẩn bị những đoạn code

thô sơ và khó hiểu thì tốt hơn nên trực quan về tư tưởng giải thuật trước như: chuẩn bị những đoạn video về trò chơi giải thuật ngoài trời hoặc trong lớp, hoặc những dụng cụ

là những mẫu giấy gián mô phỏng để cho sinh viên tham gia trò chơi giải thuật

Trình tự triển khai khi giảng dạy:

(1) Nêu rõ mục tiêu

Khi dạy một chủ đề nào đó Giảng viên nên tạo động lực và động cơ học tập cho Sinh viên bằng cách nêu rõ ràng mục đích “Học nội dung này để làm gì?”

Để sinh viên có tâm lý thoải mái, cởi mở thể hiện mức độ hiểu bài của mình thì giảng viên nên tạo môi trường học tập vui vẻ, cử chỉ hòa đồng, nhiệt huyết

(3) Tổ chức cho sinh viên tự tìm hiểu tri thức

Để sinh viên có cơ hội khẳng định mình, có cơ hội tham gia vào giải thuật

đang học, tự tìm ra tri thức thì giảng viên nên đưa tình huống thực tế liên

quan tới chủ đề học, sau đó yêu cầu sinh viên tham gia hoạt động, suy nghĩ

để tìm ra cách giải quyết Cụ thể được minh họa thông qua hai ví dụ sau đây:

Ví dụ 1: khi học giải thuật tìm kiếm nhị phân: giảng viên đặt tình huống:

Tìm xem trong lớp có người nào có chiều cao là x hay không? Biết rằng sinh viên trong lớp đã xếp hàng theo chiều cao tăng dần Yêu cầu 2 sinh viên thực hiện tìm và ai thực hiện nhanh hơn sẽ có phần thưởng Mỗi sinh viên sẽ được được biết chiều cao cần tìm x = cụ thể bao nhiêu Nếu sinh viên có tư duy tốt thì sẽ tận dụng được trạng thái có thứ tự của dãy phần tử

để chia đôi phân khoảng tìm kiếm cho nhanh Còn nếu Sinh viên trung bình thì sẽ làm theo phương án an toàn là tìm tuần tự từ đầu đến cuối Đương nhiên kết quả tìm kiếm theo kiểu tuần tự trong trường hợp này sẽ lâu hơn việc chia đôi để thu hẹp khoảng tìm kiếm Sau cùng Giảng viên sẽ đưa ra nhận xét

Ví dụ 2: Yêu cầu 1 sinh viên lên sắp xếp 1 nhóm sinh viên tăng dần theo

chiều cao Từ cách làm đó giảng viên sẽ nhận xét cách làm của sinh viên nếu sắp xếp thành công Thông thường sinh viên chỉ làm theo quán tính cứ

ai cao hơn thì kéo ra sau, và chắc chắn cách làm này sẽ không nhất quán, lộn xộn và không thể nêu ra được các bước thực hiện Vì vậy đối với những giải thuật khó, cần có sự hướng dẫn thì nên tổ chức cho sinh viên xem và quan sát để tìm ra ý tưởng Sau đây là đề xuất của tôi, có thể giải quyết trong trường hợp này mà vẫn tạo ra sự hứng thú của sinh viên khi học giải thuật:

Đầu tiên, cho sinh viên xem video về giải thuật bằng những điệu nhảy vui

nhộn:

Hinh 1 Minh họa thuật toán Selection Sort bằng những điệu nhảy vui

nhộn

(Link video: https://www.youtube.com/watch?v=Ns4TPTC8whw)

Hinh 2 Minh họa thuật toán Heap Sort bằng những điệu nhảy

vui nhộn

(Link video: https://www.youtube.com/watch?v=ZbUbCe0WpBE)

Hinh 3 Minh họa trò chơi giải thuật selection sort ngoài trời

Sau đó, yêu cầu nhóm sinh viên lên thực hiện lại video để thể hiện

giải thuật (có ghi nhận điểm cộng cho người tham gia) Khi đó các sv khác cũng rất hứng thú, say sưa tìm ra cách hoạt động của giải thuật

và hứng thú xem bạn mình thể hiện, rồi phát hiện ra sai hay đúng so với video mình vừa xem

Với cách này sinh viên có thể hiểu được tư tưởng của thuật toán, học cảm thấy vui vẻ, hứng thú

Hinh 4 Minh họa tổ chức trò chơi giải thuật tại lớp học

Hinh 5 Tổ chức trò chơi giải thuật tại phòng B202B - TDC

Chạy mô phỏng có gắn biến (sử dụng để lặp,…): mục đích của bước này để đưa sinh viên tiến gần hơn với việc viết code Chỉ cần gắn biến vào mô phỏng sẽ giúp sinh viên dễ dàng hình thành tư duy viết thành code

Ví dụ:

Hinh 6 Minh họa thuật toán tiếp cận code

Gọi một số sinh viên lên bảng viết đoạn code thể hiện tư tưởng thuật toán Sau đó yêu cầu nhận xét xem đoạn code đó có khớp với ý tưởng thuật toán mà sinh viên có được từ mô phỏng không Cuối cùng là sửa sai, cố gắng lấp đầy chỗ hổng mà sinh viên chưa xử lý được trong đoạn code của mình

Yêu cầu sinh viên hoàn thiện code bằng cách cài đặt trực tiếp và không được nhìn code mẫu đã sửa Tất cả sinh viên phải tự cố gắng nhớ lại từ tư tưởng thuật toán vừa được học thì code tương ứng sẽ viết thế nào

Để kiểm chứng lại về khả năng hiểu giải thuật của sinh viên Giảng viên nên cho thêm một vài bài toán khác với bộ dữ liệu khác

Các bước nêu trên được thể hiện cụ thể trong giáo án (đính kèm) của một tiết dạy mà tôi đã triển khai trong những năm vừa qua

4 Kết quả đạt được

Sinh viên có hứng thú hơn khi học các giải thuật, kết quả thể hiện ở chỗ: Sinh viên rèn luyện được phương pháp tư duy khi học một vấn đề mới, những sinh viên từ ban đầu học rất trầm cũng năng động hơn, mạnh dạn tham gia vào giải thuật cùng nhóm bạn trong lớp (có video minh họa) và kết quả thông qua bài kiểm tra giữa kỳ (đa số là viết được giải thuật đã học để giải quyết bài toán cụ thể)

PHẠM VI ÁP DỤNG

Áp dùng cho Giảng viên khoa Công nghệ thông tin – Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức khi tham gia giảng dạy môn Cấu trúc dữ liệu và giải thuật

THỜI ĐIỂM ÁP DỤNG

Giảng dạy cho sinh viên năm 2 – học kỳ 2

HIỆU QUẢ MANG LẠI

Hiện nay ở khoa CNTT chưa có tài liệu nào hướng dẫn về giải pháp tạo hứng thú cho sinh viên khi học giải thuật trong môn Cấu trúc dữ liệu và giải thuật Nên các giảng viên khác khi tham gia giảng dạy môn này có thể sử dụng tài liệu này để tham khảo Cách này tôi đã áp dụng 2 năm gần đây và tôi đã quan sát thấy được sự hứng thú và vui vẻ của sinh viên khi học giải thuật

Tuy nhiên không phải khi học một giải thuật nào cũng tổ chức cho sinh viên tham gia trò chơi giải thuật như vậy vì có thể gây ra sự nhàm chán và tốn thời gian Sau đây tôi

đề xuất bảng danh mục phương pháp tổ chức cho sinh viên tìm hiểu tri thức khi học giải thuật tương ứng:

Giải thuật Phương pháp tổ chức để sinh viên tự tìm tri thức

Giải thuật tìm kiếm

Tìm kiếm tuyến tính, nhị

phân

Nêu bài toán gắn với thực tế (chẳng hạn như tìm sinh viên có chiều cao x trong nhóm sinh viên được chọn trong lớp học) Sau đó kết hợp với việc sử dụng slide để mô phỏng

Giải thuật sắp xếp cơ bản

Sắp xếp chọn (Selection

Sort)

Cho sinh viên xem video về chò trơi giải thuật được

tổ chức ở nước ngoài và kết hợp với sử dụng slide

để mô phỏng Like video:

https://www.youtube.com/watch?v=Ns4TPTC8whw hoặc:

https://www.youtube.com/watch?v=INHF_5RIxTE(phút thứ 1:25)

Sắp xếp nổi bọt (Bubble