SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁTRƯỜNG THPT HÀ VĂN MAO SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM VẬN DỤNG LÝ THUYẾT DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN ĐỂ XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI GIẢNG CHƯƠNG I TIN HỌC 10 NHẰM PHÁT HUY TRÍ
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT HÀ VĂN MAO
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
VẬN DỤNG LÝ THUYẾT DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN
ĐỂ XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI GIẢNG CHƯƠNG I TIN HỌC 10
NHẰM PHÁT HUY TRÍ TUỆ CHO HỌC SINH
TRƯỜNG THPT HÀ VĂN MAO
Người thực hiện: Trương Văn Dũng Chức vụ: Tổ phó chuyên môn
Đơn vị công tác: Trường THPT Hà Văn Mao SKKN thuộc lĩnh vực: Tin học
THANH HOÁ NĂM 2018
Trang 3MỤC LỤC
Trang
1 MỞ ĐẦU 1
1.1 Lý do chọn đề tài 1
1.2 Mục đích nghiên cứu 1
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1
1.4 Phương pháp nghiên cứu 2
1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm 2
2 NỘI DUNG 3
2.1 Cơ sở lý luận 3
2.2 Cơ sở thực tiễn 5
2.2.1 Sử dụng dữ liệu đa phương tiện trong môi trường giáo dục 5
2.2.2 Nhu cầu sử dụng dữ liệu đa phương tiện trong trường phổ thông 6
2.3 Giải pháp đưa ra nhằm giải quyết vấn đề 8
2.3.1 Đặt vấn đề 8
2.3.2 Lựa chọn công cụ hỗ trợ xây dựng hệ thống 8
2.3.3 Hoạt động của hệ thống 10
2.3.4 Nhập video vào cơ sở dữ liệu 12
2.4 Kiểm nghiệm 13
3 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 16
1 Kết luận 16
2 Đề xuất 16
Trang 41 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài
Dữ liệu đa phương tiện gồm nhiều tính năng thú vị Họ có thể cung cấp hiệu quả hơn, phổ biến thông tin khoa học, kỹ thuật, y học, sinh học hiện đại, và khoa học xã hội… Nó cũng tạo điều kiện cho sự phát triển của mô hình mới trong đào tạo từ xa, và vui chơi giải trí tương tác cá nhân và nhóm Số lượng lớn các dữ liệu trong các ứng dụng đa phương tiện khác nhau liên quan đến bảo hành để có cơ sở dữ liệu như cơ sở dữ liệu cung cấp nhất quán, đồng thời tính toàn vẹn, an ninh và tính sẵn sàng của dữ liệu
Mặt khác, Nghị quyết Trung ương II - Khóa VIII đã khẳng định: "Phải đổi mới phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học, từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện
và thời gian tự học cho học sinh" [2] Dữ liệu đa phương tiện (âm thanh, hình ảnh…) phù hợp sẽ đem lại những lợi ích học tập mạnh mẽ, rất hữu ích trong việc kích thích khả năng sáng tạo, phát triển trí tuệ học sinh Việc nghiên cứu và xây dựng một cơ sở dữ liệu đa phương tiện phục vụ cho nhu cầu học tập và giải trí của giáo viên và học sinh trong trường học là một việc làm cần thiết, mang lại nhiều lợi ích cho giáo dục, hỗ trợ đạt được mục tiêu đổi mới dạy học lấy học sinh làm trung tâm trong hoạt động dạy học nhằm phát huy tính chủ động sáng tạo của học sinh, từ đó kích thích phát triển tư duy học sinh
Sau bảy năm giảng dạy Tin học tại trường THPT Hà Văn Mao tôi nhận thấy phần lớn các em học lý thuyết và thực hành còn chưa tốt, khả năng vận dụng lý thuyết vào bài tập chưa thành thạo Dẫn đến sự chán nản và mất đi hứng thú, say mê đối với môn học Từ thực tiễn đó tôi đã xây dựng một cơ sở dữ liệu
đa phương tiện để cho các em học sinh có thể truy cập, tìm kiếm… các kiến thức liên quan đến các bài học trong chương I - Tin học 10 có hiệu quả Từ những thực tiễn đó tôi đã xây dựng thành sáng kiến kinh nghiệm: "Vận dụng lý thuyết
dữ liệu đa phương tiện để xây dựng một số bài giảng chương I – Tin học 10 nhằm phát huy trí tuệ cho học sinh trường THPT Hà Văn Mao"
1.2 Mục đích nghiên cứu
Nâng cao hiệu quả dạy học của giáo viên và tiếp thu kiến thức trong quá trình học tập của học sinh đối với môn học
Tạo động cơ cho học sinh ý thức về ý nghĩa của các hoạt động khi sử dụng các
dữ liệu trực quan đa phương tiện Từ đó, học sinh có thể liên hệ, vận dụng sáng tạo vào giải quyết các tình huống của bài học và các tình huống thực tế nhằm góp phần hình thành và phát triển năng lực trí tuệ chung cho học sinh THPT
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu xây dựng một cơ sở dữ liệu đa phương tiện phục vụ các bài dạy trong chương trình tin học phổ thông, đặc biệt
là các bài trong chương I - Tin học 10
- Phạm vi nghiên cứu: hướng dẫn học sinh tìm kiếm, truy cập và sử dụng các dữ liệu đa phương tiện để học các tiết trong chương I-Tin học 10
Trang 51.4 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp dạy học môn Toán, các tài liệu giáo dục học, tâm lý học
- Nghiên cứu vị trí, khối lượng các kiến thức liên quan để xây dựng dữ liệu đa phương tiện trong chương I-Tin học 10
- Kiểm chứng bằng cách tiến hành giảng dạy ở các lớp 10 trong trường THPT Hà Văn Mao nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học, minh họa tính khả thi và tính hiệu quả của giải pháp đề xuất
1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm
Sau khi tìm hiểu chủ yếu qua kênh truy cập Internet, tôi thấy sáng kiến kinh nghiệm của mình đề cập đến vấn đề xây dựng cơ sở dữ liệu đa phương tiện trong dạy học tin học 10 khá mới (chỉ có trùng lặp về ý tưởng) ở một số bộ môn khác Vì vậy có thể có những thiếu sót và hạn chế, kính mong sự đóng góp ý kiến của các đồng chí lãnh đạo, chuyên gia, các đồng chí đồng nghiệp
Trang 62 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận
Đa phương tiện là gì: Đa phương tiện là media và nội dung mà sử dụng kết hợp những dạng nội dung khác nhau Thuật ngữ này được sử dụng tương phản với media mà nó chỉ sử dụng dạng truyền thống là in ấn hoặc văn bản viết tay Multimedia bao gồm tổ hợp văn bản, audio, hình ảnh, hoạt hình, video, và những nội dung mang tính tương tác [6]
Cơ sở dữ liệu đa phương tiện là gì: Một cơ sở dữ liệu đa phương tiện là tập hợp của các loại dữ liệu đa phương tiện như văn bản, hình ảnh, âm thanh, video, Nó có thể là một bộ sưu tập, một kho dữ liệu, hay gồm nhiều mục truyền thông
Khi thiết kế một hệ thống CSDL đa phương tiện mô tả các loại dữ liệu đa phương tiện khác nhau, chúng ta bắt buộc phải đối diện với một số câu hỏi quan trọng được đặt ra về cách thức tổ chức hệ thống như:
Việc tổ chức về mặt nội dung đối với dữ liệu của các loại dữ liệu đa phương tiện
Việc lưu trữ vật lý của các dữ liệu này trên các thiết bị lưu trữ như thế nào
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu đa phương tiện là gì: Trung tâm của một hệ thống thông tin đa phương tiện chính là hệ quản trị CSDL đa phương tiện (MDBMS) Theo truyền thống, một CSDL bao gồm các bộ dữ liệu có liên quan
về một thực thể cho trước, và một hệ quản trị CSDL (DBMS) là chương trình được dùng để mô tả, khai báo, tạo lập, lưu trữ, xử lý và truy vấn CSDL Tương
tự như vậy, chúng ta có thể xem một hệ quản trị CSDL đa phương tiện (MDBMS) cung cấp khả năng mô tả, khai báo, tạo lập, lưu trữ, xử lý, truy vấn
và kiểm soát các loại dữ liệu trong CSDL đa phương tiện
Sự khác nhau của các kiểu dữ liệu trong CSDL đa phương tiện có thể đòi hỏi các phương thức đặc biệt để tối ưu hoá việc lưu trữ, truy cập, chỉ số hoá và khai thác dữ liệu MDBMS cần phải cung cấp các yêu cầu đặc biệt này bằng cách cung cấp các cơ chế tóm tắt bậc cao để quản lý các kiểu dữ liệu khác nhau cũng như các giao diện thích hợp để thể hiện chúng [1]
- Mục đích của MDBMS:
Một MDBMS cung cấp một môi trường thích hợp để sử dụng và quản lý các thông tin CSDL đa phương tiện Vì vậy, nó phải hỗ trợ các kiểu dữ liệu đa phương tiện khác nhau bên cạnh việc phải cung cấp đầy đủ các chức năng của một DBMS truyền thống như khai báo và tạo lập CSDL, khai thác dữ liệu, truy cập và tổ chức dữ liệu, độc lập dữ liệu, tính riêng, toàn vẹn dữ liệu, kiểm soát phiên bản Các chức năng của MDBMS cơ bản tương tự như các chức năng của DBMS, tuy nhiên, bản chất của thông tin đa phương tiện tạo ra các đòi hỏi mới Bằng cách sử dụng các chức năng tổng quát của DBMS chúng ta có thể trình bày mục đích của MDBMS như sau
Sự thống nhất: bảo đảm rằng một dữ liệu không phải tạo lại khi các chương trình khác nhau đòi hỏi dữ liệu đó
Độc lập dữ liệu: đảm bảo sự tách rời giữa CSDL và các chức năng quản trị từ các chương trình ứng dụng
Trang 7Điều khiển nhất quán: đảm bảo sự toàn vẹn của CSDL đa phương tiện thông qua các quy tắc dược áp dụng trên các giao dịch đồng thời
Sự tồn tại: bảo đảm các đối tượng dữ liệu tồn tại qua các giao dịch khác nhau cũng như các yêu cầu của chương trình
Tính riêng: ngăn chặn các truy cập và sửa chữa các dữ liệu được lưu trữ một cách trái phép
Kiểm soát sự toàn vẹn: bảo đảm sự toàn vẹn của CSDL một giao dịch này sang một giao dịch khác thông qua việc áp đặt các ràng buộc
Khả năng phục hồi: phải có các phương thức cần thiết để đảm bảo rằng kết quả của các giao dịch thất bại không làm ảnh hưởng đến dữ liệu lưu trữ
Hỗ trợ truy vấn: bảo đảm các cơ chế truy vấn phù hợp với dữ liệu đa phương tiện
Kiểm soát phiên bản: tổ chức và quản lý các phiên bản khác nhau của các đối tượng lưu trữ có thể được yêu cầu bởi các ứng dụng [6]
- Các yêu cầu của một MDBMS
Để có được một MDBMS đáp ứng được các mục đích đã nêu ra ở trên, chúng ta cần phải có một số các yêu cầu cụ thể, bao gồm:
Đầy đủ các khả năng của một DBMS truyền thống
Có khả năng lưu trữ lớn
Có khả năng khai thác dữ liệu thuận tiện
Có khả năng tích hợp, tổng hợp và thể hiện
Hỗ trợ truy vấn đa phương tiện
Có giao diện đa phương tiện và tương tác
Bên cạnh các yêu cầu vừa nêu, để cho hệ thống hoạt động tốt chúng ta cũng cần phải giải quyết các vấn đề sau:
Hệ thống CSDL đa phương tiện sẽ được xây dựng như thế nào để có thể ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau
Xây dựng phần hạt nhân cho việc phân rã, lưu trữ và quản lý thông tin ở mức độ nào? Các công nghệ, cấu trúc nền tảng được sắp xếp và sử dụng như thế nào?
Các kiến thức về tổng hợp dữ liệu đối với CSDL đa phương tiện, làm thế nào để có thể phát triển được một ngôn ngữ truy vấn đáng tin cậy và có hiệu quả
để hỗ trợ cho vô số phương thức truy nhập và các kiểu đối tượng khác nhau Làm thế nào để ngôn ngữ truy vấn hỗ trợ được các đặc tính và hình thái khác nhau của dữ liệu đa phương tiện
Xác định được hạ tầng thể hiện nào mà một hệ thống đa phương tiện phải
có để đạt được các yêu cầu và cách thức thể hiện khác nhau Làm cách nào để
hỗ trợ việc đồng bộ hoá việc thể hiện các dữ liệu tạm thời cũng như các dữ liệu
bộ phận của các dữ liệu đa phương tiện khác nhau
Giả sử các kiểu phương tiện khác nhau có các yêu cầu cập nhật và sửa đổi thông tin khác nhau thì hệ thống sẽ cập nhật các thành phần này như thế nào
Chúng ta thấy rằng kiến trúc bậc cao dành cho một MDBMS đã chỉ ra được một số các yêu cầu cần phải đạt được Kiến trúc này bao gồm hầu hết các khối chức năng về quản lý đi kèm với DBMS truyền thống Ngoài ra, nó cũng bao gồm một số khối đặc biệt phục vụ cho việc quản trị dữ liệu đa phương tiện
Trang 8như tích hợp các phương tiện và quản lý các đối tượng Tuy nhiên hầu hết các chức năng thêm vào DBMS truyền thống đều nằm ngoài phần lõi của MDBMS bao gồm thể hiện, giao diện, và quản lý cầu hình
2.2 Cơ sở thực tiễn
2.2.1 Sử dụng dữ liệu đa phương tiện trong môi trường giáo dục
Không chỉ là một công cụ trình diễn hiệu quả, cho phép sử dụng theo ý thích riêng, multimedia có những lợi thế độc nhất vô nhị mà multimedia truyền thống không có được Chức năng chính của nó là: Cung cấp cho người học những kinh nghiệm cụ thể về đối tượng học tập theo kiểu trải nghiệm gián tiếp Với khả năng điều khiển đồng thời tất cả các thành phần như hình ảnh, âm thanh, video, theo năng lực và sở thích của cá nhân, người học có thể tự trải nghiệm về đối tượng điều này không thể có được nếu như các phương tiện này được thể hiện tuần tự theo một trật tự cố định, một nhịp độ cố định mà chưa hẳn
đã phù hợp với người học Hơn nữa, từ những trải nghiệm đó, người học có được những kinh nghiệm cụ thể về tư duy, về hành vi, về ứng xử Multimedia có thể góp phần gia tăng cơ hội học tập với chi phí thấp do giá Máy tính ngày càng
rẻ, và với một máy tính có thể học rất nhiều môn học, lĩnh vực học, tiếp cận rất nhiều nguồn thông tin và cơ hội học tập có giá trị Tất nhiên, để hoàn tất việc học với multimedia, người học phải có đủ kỹ năng và ý chí [9]
Hình 1 Môi trường giáo dục, giờ kĩ năng mềm
Chất lượng giáo dục không nhất thiết bị chi phối bởi công nghệ mà trước hết bởi nhu cầu của người học Khi tìm đến với multimedia, người học đã có một nhu cầu học tập cụ thể, rõ rệt, đó là một thuận lợi cơ bản Thuận lợi ấy sẽ được nhân lên do có thể học một cách linh hoạt cả về không gian, thời gian, theo nhịp độ và phong cách riêng, cá tính riêng Nếu được thiết kế tốt, multimedia có thể tạo nên môi trường học tập vui vẻ và thân thiện mà không bị cản trở bởi tâm trạng lo sợ thất bại
Ưu điểm của multimedia: Multimedia có rất nhiều ưu điểm trong dạy học Cũng có thể nói, qua dạy học và giáo dục mà multimedia thể hiện được sức mạnh của nó: Trước hết, sức mạnh sư phạm của multimedia thể hiện ở chỗ nó huy động tất cả khả năng xử lý thông tin của con người Tất cả các cơ quan cảm giác của con người (mắt, tai v.v.) cùng với bộ não hợp thành một hệ thống có
Trang 9khả năng vô cùng to lớn để biến những dữ liệu vô nghĩa thành thông tin “Trăm nghe không bằng một thấy”, nhưng nếu cái thấy là thực thể vận động thì ý nghĩa còn lớn hơn rất nhiều Multimedia cũng cho khả năng cung cấp một kiến thức tổng hợp và sâu sắc hơn so với chỉ dùng các giáo trình in kèm theo hình ảnh thông thường Ví dụ, một đoạn phần mềm mô tả nguyên lý hoạt động của một máy phát điện sẽ có hiệu quả hơn rất nhiều khi có thể thể hiện trình tự tạo ra dòng điện
Về mặt tâm lý, môi trường multimedia cũng có những thuận lợi riêng Có thể kể ra được một số ví dụ: người học không bị mặc cảm có lỗi, xấu hổ khi không làm được bài, không hiểu bài phải hỏi đi hỏi lại nhiều lần, làm bài sai Nếu được tổ chức tốt, multimedia cho phép người học truy cập, tham khảo nhanh chóng, tức thời đến một kho dữ liệu khổng lồ ngay khi đang học, mà không một giáo viên nào có được
Đối với người học, có ba ưu điểm chính sau :
Cho phép làm việc theo nhịp độ riêng và tự điều khiển cách học của bản thân
Học với một người thầy vô cùng kiên nhẫn
Theo sát với việc học và thường xuyên nhận được phản hồi, đánh giá Riêng đối với người dạy, multimedia cung cấp những lợi ích sau:
Cho phép làm việc một cách sáng tạo
Tiết kiệm thời gian, nhờ đó có thể khám phá nhiều chủ đề
Tìm được giải pháp thay thế những hoạt động học thiếu hiệu quả Tăng cường thời gian giao tiếp, thảo luận với học sinh
Nhược điểm của multimedia:
Trước hết, multimedia đòi hỏi người học phải có máy tính với cấu hình thích hợp
Máy tính dùng cho multimedia phải có phần cứng và phần mềm đủ để xử
lý âm thanh, hình ảnh, mô phỏng, video (tất cả đều là những loại thông tin có kích thước file lớn) cùng lúc nếu máy tính có cấu hình quá thấp, bài học sẽ thường xuyên bị ngắt quãng, mô phỏng không liền lạc, hoặc thậm chí không thực hiện được
2.2.2 Nhu cầu sử dụng dữ liệu đa phương tiện trong trường phổ thông
Sự bùng nổ của Công nghệ thông tin nói riêng và Khoa học công nghệ nói chung đang tác động mạnh mẽ vào sự phát triển của tất cả các ngành trong đời sống xã hội Trong bối cảnh đó, nếu muốn nền giáo dục phổ thông đáp ứng được đòi hỏi cấp thiết của công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nếu muốn việc dạy học theo kịp cuộc sống, chúng ta nhất thiết phải cải cách phương pháp dạy học theo hướng vận dụng CNTT và các thiết bị dạy học hiện đại phát huy mạnh mẽ tư duy sáng tạo, kỹ năng thực hành và hứng thú học tập của học sinh để nâng cao chất lượng đào tạo
Trang 10Hình 2 Đa phương tiện được giảng dạy trong nhiều cơ sở giáo dục.
Ngoài ra chúng ta cần có sự quan tâm đúng mực của trường để có thể áp dụng sâu rộng phương pháp dạy học mới khai thác và sử dụng hợp lý bài giảng Bài giảng điện tử là một hình thức tổ chức bài lên lớp mà ở đó toàn bộ kế hoạch hoạt động dạy học đều được chương trình hoá do giảng viên điều khiển thông qua môi trường multimedia do máy vi tính tạo ra
Cần lưu ý bài giảng điện tử không phải đơn thuần là các kiến thức mà sinh viên ghi vào tập mà đó là toàn bộ hoạt động dạy và học - tất cả các tình huống sẽ xảy ra trong quá trình truyền đạt và tiếp thu kiến thức của sinh viên Bài giàng điện tử càng không phải là một công cụ để thay thế “bảng đen phấn trắng” mà
nó phải đóng vai trò định hướng trong tất cả các hoạt động trên lớp
Các đơn vị của bài học đều phải được Multimedia hóa Multimedia được hiểu là đa phương tiện, đa môi trường, đa truyền thông Trong môi trường multimedia, thông tin được truyền dưới các dạng: văn bản (text), đồ hoạ (graphics), hoạt ảnh (animation), ảnh chụp (image), âm thanh (audio) và phim video (video clip)
Giáo án điện tử là bản thiết kế cụ thể toàn bộ kế hoạch hoạt động dạy học của giảng viên trên giờ lên lớp, toàn bộ hoạt động dạy học đó đã được multimedia hoá một cách chi tiết, có cấu trúc chặt chẽ và logic được quy định bởi cấu trúc của bài học Giáo án điện tử là một sản phẩm của hoạt động thiết kế bài dạy được thể hiện bằng vật chất trước khi bài dạy học được tiến hành Như vậy bài giảng điện tử là công cụ tương tác giữa người học và người dạy để thực hiện các mục tiêu của giáo án
Với bài giảng điện tử, người thầy được giảm nhẹ việc thuyết giảng, tăng cường đối thoại, thảo luận với người học, qua đó kiểm soát được người học Người học được thu hút, kích thích khám phá tri thức, có điều kiện quan sát vấn đề, chủ động nêu câu hỏi và nhờ vậy quá trình học tập trở nên hứng thú, sâu sắc hơn [9]