Dạy học kĩ thuật lập trình cho sinh viên ngành Kĩ thuật điện tử - viễn thông theo hướng phát triển tư duy điện toán

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

--------- ---------

NGUYỄN THỊ ANH THI

DẠY HỌC KĨ THUẬT LẬP TRÌNH CHO SINH VIÊN NGÀNH KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

HÀ NỘI - 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

--------- ---------

NGUYỄN THỊ ANH THI

DẠY HỌC KĨ THUẬT LẬP TRÌNH CHO SINH VIÊN NGÀNH KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN

Chuyên ngành: LL&PPDH bộ môn KTCN Mã số: 9.14.01.11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1: PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHĨA

2: TS. NGUYỄN HÙNG CHÍNH

HÀ NỘI – 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa được công bố bởi bất kỳ tác giả nào hay ở bất cứ công trình nào khác. Các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc. Tôi chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình.

Hà Nội, ngày tháng năm 2022

Tác giả

Nguyễn Thị Anh Thi

LỜI CẢM ƠN

Tôi muốn tỏ lòng biết ơn đến tất cả mọi người đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án này theo nhiều cách thức khác nhau. Trước hết, tôi xin chân thành nhớ ơn sâu sắc đến PGS. TS Đặng Văn Nghĩa và TS Nguyễn Hùng Chính – các Thầy đã trực tiếp hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu.

Tôi chân thành cảm ơn các Thầy Cô thuộc bộ môn Phương pháp dạy học, khoa Sư phạm Kĩ thuật, trường Đại học Sư phạm Hà Nội, cùng với các Thầy Cô trong Hội đồng khoa học khoa Sư phạm Kĩ thuật đã có những góp ý quý báu trong suốt quá trình sinh hoạt nghiên cứu tại bộ môn, giúp luận án được hoàn thiện tốt hơn.

Tôi trân trọng cảm ơn Quý phòng ban ở trường Đại học Sư phạm Hà Nội và các nhà khoa học ở một số Viện nghiên cứu, Trường Đại học đã quan tâm, tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu, quá trình khảo sát và kiểm nghiệm kết quả cũng như quá trình hoàn thành luận án của mình.

Tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu, Khoa Công nghệ thông tin, Khoa Sư phạm và Quý phòng ban Trường Đại học Quy Nhơn đã cho phép tôi và hỗ trợ kinh phí đào tạo cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập và hoàn thành chương trình đào tạo Tiến sỹ. Chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và các bạn sinh viên đã chia sẻ và động viên tôi trong thời gian học tập.

Đặc biệt nhất, tôi xin dành sự biết ơn đến Ba Mẹ và Gia đình đã sát cánh chia sẻ cùng tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.

Hà Nội, ngày tháng năm 2022

Tác giả

Nguyễn Thị Anh Thi

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

1. Lý do chọn đề tài nghiên cứu 1

2. Mục đích nghiên cứu 5

3. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5

4. Giả thuyết khoa học của luận án 5

5. Nhiệm vụ nghiên cứu 6

6. Phương pháp nghiên cứu 6

7. Đóng góp mới của luận án 7

8. Cấu trúc luận án 7

Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN TRONG DẠY HỌC 8

1.1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN TRONG DẠY HỌC 8

1.1.1 Nghiên cứu về phát triển tư duy trong dạy học 9

1.1.2 Nghiên cứu về phát triển tư duy điện toán trong dạy học 15

1.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 23

1.2.1 Tư duy 23

1.2.2 Điện toán 27

1.2.3 Tư duy điện toán 27

1.2.4 Phát triển tư duy điện toán 30

1.2.5 Một số khái niệm khác 31

1.3 PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN CHO SINH VIÊN TRONG DẠY HỌC 34

1.3.1 Đặc điểm của tư duy điện toán 34

1.3.2 Các thành tố của tư duy điện toán 37

1.3.3 Bản chất dạy học phát triển tư duy điện toán trong dạy học lập trình cho sinh viên 41

1.3.4 Đánh giá mức độ phát triển tư duy điện toán của sinh viên 50

1.3.5 Một số định hướng phát triển tư duy điện toán cho sinh viên 55

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 58

1.4.1 Mục đích, đối tượng, nội dung và phương pháp khảo sát 58

1.4.2 Kết quả khảo sát 60

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 69

Chương 2. PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN CHO SINH VIÊN TRONG DẠY HỌC MÔN KĨ THUẬT LẬP TRÌNH 70

2.1 PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH MÔN KĨ THUẬT LẬP TRÌNH 70

2.1.1 Khái lược cấu trúc chương trình đào tạo ngành KTĐT - VT 70

2.1.2 Đặc điểm nội dung môn học Kĩ thuật lập trình 71

2.2 MỘT SỐ BIỆN PHÁP DẠY HỌC PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN CHO SINH VIÊN KTĐT-VT 75

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. 75

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 96

2.2.3 Biện pháp 3: Hình thành thói quen khái quát hóa bài toán, kiểm tra, đánh giá các chương trình kết quả và xây dựng chương trình với nhiều thuật toán khác nhau sao cho chương trình hiệu quả hơn 104

2.3 TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC MÔN KĨ THUẬT LẬP TRÌNH PHÁT TRIỂN TƯ DUY ĐIỆN TOÁN CHO SINH VIÊN KTĐT, VT 109

2.3.1 Tiến trình tổ chức dạy học môn Kĩ thuật lập trình nhằm phát triển

tư duy điện toán cho sinh viên KTĐT-VT 109

2.3.2 Một số giáo án minh họa trong dạy học môn Kĩ thuật lập trình 118

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 127

Chương 3. KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 129

3.1. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM ... 129 3.1.1. Mục đích 129

3.1.2. Phương pháp kiểm nghiệm 129

3.1.3. Đối tượng kiểm nghiệm 129

3.2. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ KIỂM NGHIỆM BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHUYÊN GIA 130

3.2.1. Nội dung và tiến trình thực hiện 130

3.2.2. Đánh giá kết quả 131

3.3. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 134

3.3.1. Nội dung và tiến trình thực nghiệm 134

3.3.2. Tiến hành thực nghiệm 135

3.3.3. Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm 136

3.3.4. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm 137

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 143

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 145

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 147

TÀI LIỆU THAM KHẢO 148

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ
CNTT	Công nghệ thông tin
CNTT – TT	Công nghệ thông tin và truyền thông
GV	Giảng viên
HS	Học sinh
KTĐT – VT	Kĩ thuật điện tử - viễn thông
NNLT	Ngôn ngữ lập trình
PPDH	Phương pháp dạy học
SV	Sinh viên
TDĐT	Tư duy điện toán