Tổ chức dạy học theo dự án trong dạy học “Lập trình hướng đối tượng” cho sinh viên cao đẳng nghề tin học ứng dụng tại trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Trị

VJE Tạp chí Giáo dục, Số 474 (Kì 2 - 3/2020), tr 43-47 43 Email: nhi_lk@qtttc.edu.vn TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO DỰ ÁN TRONG DẠY HỌC “LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG” CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG NGHỀ TIN HỌC ỨNG DỤNG TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG SƯ PHẠM QUẢNG TRỊ Lê Thị Kiều Nhi - Nguyễn Trương Trưởng Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Trị Ngày nhận bài: 09/9/2019; ngày chỉnh sửa: 25/10/2019; ngày duyệt đăng: 19/12/2019. Abstract: For vocational training, “learning by working” is an effective way to develop the necessary career skills. Project-based teaching is an organizational form of teaching according to the “learning through doing” model. In vocational training program of Applied Informatics, most of the modules, especially the group of object-oriented programming modules such as Programming with C++, Programming with C#, and Programming with Java, are all highly applicable modules, theories closely linked to professional practice and real life. Accordingly, project-based learning is an appropriate choice to help students both gain knowledge and develop learning skills as well as vocational skills. Keywords: Project-based learning, organizational form of teaching, object-oriented programming. 1. Mở đầu Thực hiện việc tổ chức dạy học theo hướng “lấy người học làm trung tâm”, phát triển toàn diện năng lực người học là cần thiết để đáp ứng đúng tinh thần Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 của Hội nghị lần thứ tám Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện GD-ĐT, đáp ứng yêu cầu CNH, HĐH trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế. Đối với đào tạo nghề nói chung và nghề Tin học ứng dụng nói riêng, chương trình đào tạo chú trọng thực tiễn, thực hành, kĩ năng nghề nghiệp. Vì vậy, đối với các học phần trong chương trình đào tạo nghề Tin học ứng dụng, việc tổ chức dạy học theo hình thức lấy người học làm trung tâm, chú trọng tính tích cực, chủ động, sáng tạo, lí thuyết gắn với thực hành, thực tiễn, sẽ phát huy được năng lực người học, đáp ứng tốt mục tiêu chương trình đào tạo. Với thực tiễn đó, chúng tôi nghiên cứu vấn đề Tổ chức dạy học theo dự án trong dạy học lập trình hướng đối tượng (HĐT) cho sinh viên (SV) Cao đẳng nghề Tin học ứng dụng tại Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Trị nhằm vận dụng hình thức tổ chức dạy học dự án (DHDA) vào các học phần lập trình HĐT để nâng cao năng lực lập trình của SV, đáp ứng mục tiêu đào tạo. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Tổng quan về dạy học dự án DHDA là một phương pháp dạy học mang tính tích cực, chú trọng đến năng lực hành động để giải quyết những vấn đề thực tiễn của người học. Thông qua việc tổ chức DHDA, người học có cơ hội vừa chiếm lĩnh tri thức, vừa phát triển kĩ năng học tập và các kĩ năng mềm như tinh thần trách nhiệm, tính tích cực, chủ động, sáng tạo, hợp tác, giao tiếp, tự học, tự nghiên cứu,... DHDA có những đặc điểm như [1]: - Người học là trung tâm của DHDA. - Dạy học thông qua các hoạt động thực tiễn của một dự án. - Hoạt động học tập phong phú và đa dạng. - Kết hợp làm việc nhóm và làm việc cá nhân. - DHDA quan tâm đến sản phẩm của hoạt động. Dự án học tập (DAHT) được tổ chức dựa trên một vấn đề liên quan đến môn học. DAHT là một dự án mà người học đóng vai một người có chuyên môn về lĩnh vực liên quan đến vấn đề cần thực hiện. Giáo viên tham gia vào DAHT như là một người hướng dẫn. Việc thực thi dự án là nhiệm vụ học tập của người học, kết hợp giữa lí thuyết và thực hành, tạo ra sản phẩm theo yêu cầu của giáo viên, đáp ứng được mục tiêu của môn học. Quy trình tổ chức DAHT: - Xác định mục tiêu, nhiệm vụ học tập và quy mô, chủ đề của DAHT. Ở bước này, tuỳ vào các yếu tố như: năng lực người học, nội dung, mục tiêu của từng học phần cụ thể, thời lượng dành cho học phần, cơ sở vật chất,... để xây dựng nên giáo án dạy học cùng với quy mô, chủ đề của DAHT cho phù hợp. - Xây dựng kế hoạch, đề cương, đóng vai trò như giáo án giảng dạy. Dù với hình thức tổ chức nào thì việc soạn giáo án giảng dạy là điều không thể bỏ qua. Giáo án đóng vai trò như một kịch bản của quá trình dạy và học. Một giáo án giảng dạy với DHDA vừa chi tiết, vừa có tính hệ thống, vừa có tính linh hoạt sẽ giúp giáo viên kiểm soát tốt quá trình tổ chức hoạt động. VJE Tạp chí Giáo dục, Số 474 (Kì 2 - 3/2020), tr 43-47 44 - Triển khai DAHT: Một DAHT được triển khai dựa trên kịch bản đã được lên từ trước đó. Trong đó, việc triển khai DAHT, có hai luồng công việc chính: + Giáo viên: tổ chức, định hướng, hỗ trợ, tư vấn, đánh giá, điều chỉnh,... + Người học: Phân công nhiệm vụ, nghiên cứu, thực thi nhiệm vụ, phản hồi, báo cáo tiến độ, thu thập thông tin, liên kết các nguồn lực,... - Nghiệm thu sản phẩm: là lúc mà người học thể hiện qua những bài trình bày, qua sản phẩm, các sự kiện mà người học thiết kế và thực hiện. Cũng trong giai đoạn này, người học thể hiện khả năng đánh giá, trao đổi, nêu chính kiến, nhìn nhận, không những thông qua sản phẩm của mình mà còn thông qua sản phẩm của cá nhân hoặc nhóm khác. - Đánh giá người học: Đánh giá người học không đơn thuần là đánh giá sản phẩm cuối cùng, mà còn là đánh giá quá trình thực hiện DAHT, bao gồm mức độ hiểu, khả năng nhận thức, kĩ năng, thái độ, sự tích cực, sự tiến bộ của người học. Việc đánh giá người học cần có sự theo sát chặt chẽ, thường xuyên của giáo viên trong cả quá trình tổ chức. 2.2. Vị trí, đặc điểm của các học phần lập trình hướng đối tượng trong chương trình dạy nghề Tin học ứng dụng Các học phần lập trình nói chung trong chương trình đào tạo cao đẳng nghề Tin học ứng dụng là các học phần chuyên môn, chuyên ngành. Đối với đặc trưng của ngành học này, thời lượng phân phối cho học các học phần lập trình chiếm tỉ lệ cao và đó chính là nhóm học phần chuyên môn cần thiết nhất. Các ngôn ngữ được đưa vào giảng dạy trong các học phần lập trình HĐT thường là C++, C#, Java, PHP,... Chúng gần như có chung tính chất, đó là giải quyết vấn đề bằng máy tính thông qua lập trình HĐT. Lập trình HĐT là một kĩ thuật lập trình cho phép lập trình viên tạo ra các đối tượng trong code, trừu tượng hóa các đối tượng thực tế trong cuộc sống. Hướng tiếp cận này hiện đang rất thành công và đã trở thành một trong những khuôn mẫu phát triển phần mềm, đặc biệt là các phần mềm cho doanh nghiệp. Qua đó có thể thấy, các học phần này đều cần chú trọng đến việc thực hành, tạo sản phẩm gắn với thực tiễn, phù hợp với DHDA. 2.3. Triển khai dự án dạy học học phần Lập trình hướng đối tượng Trong phạm vi bài viết, chúng tôi chọn Lập trình Java là học phần cụ thể trong nhóm các học phần lập trình HĐT để thiết kế kịch bản dạy học theo dự án. 2.3.1. Thực trạng tại trường triển khai dạy học dự án - SV lớp Cao đẳng nghề Tin học ứng dụng, học kì thứ 4, số lượng: 10 SV. - Mỗi SV đều có máy tính thực hành ở trường, 3 buổi/tuần. - Mỗi nhóm SV có 1 máy tính cá nhân làm việc ngoài giờ lên lớp. 2.3.2. Các công việc cần triển khai Đối với mỗi học phần lập trình HĐT, chúng tôi thực hiện các công việc sau: - Xây dựng đề cương chi tiết học phần dựa, theo định hướng phát triển năng lực người học [2], [3]. Điểm mới trong nội dung chương trình học là chú trọng đến kĩ năng nghề nghiệp của người học, chú trọng hoạt động thực hành tạo sản phẩm. Theo đó, những dự án được chọn đưa vào chương trình dạy học mang tính thực tiễn cao, đảm bảo bao quát nội dung của học phần. Thời lượng của học phần Lập trình Java được phân phối như sau: Chương 1: Nền tảng lập trình Java - Tổng quan lập trình Java - Biến số, hằng số và kiểu dữ liệu - Toán tử, hàm toán học - Phát biểu điều kiện - Sử dụng vòng lặp DAHT của chương 1: Xây dựng ứng dụng mô phỏng sự kiện “Rút tiền” máy ATM 20 tiết Chương 2: Lập trình HĐT trong Java - Lớp và đối tượng - Thuộc tính và phương thức - Nạp chồng các phương thức - Constructor - Kế thừa - Ghi đè phương thức - Khả năng truy cập thuộc tính và phương thức DAHT của chương 2: Xây dựng lớp Phân số. 40 tiết Dự án tiểu luận: Xây dựng ứng dụng quản lí sách (Project Bookstore) 15 tiết VJE Tạp chí Giáo dục, Số 474 (Kì 2 - 3/2020), tr 43-47 45 - Nghiên cứu, lựa chọn hình thức tổ chức dạy học phù hợp với điều kiện dạy học, kết hợp linh hoạt giữa dạy học tích cực và dạy học truyền thống, tạo hứng thú cho người học, kích thích tính sáng tạo, rèn luyện kĩ năng nghề nghiệp, đảm bảo bám sát được mục tiêu của học phần. - Chú trọng thay đổi hình thức đánh giá, bao gồm đánh giá quá trình và đánh giá sản phẩm. Các tiêu chí đánh giá cần bám sát mục tiêu học phần và độ phủ về kiến thức, kĩ năng, năng lực tự chủ. 2.3.3. Thiết kế kịch bản dạy học học phần Lập trình Java Dự án 1: Mô phỏng chức năng “Rút tiền” của ATM a) Đặc điểm: Dự án 1 là DAHT của Chương 1 - Nền tảng lập trình Java. Thời lượng: 20 tiết. Các nhóm thực hiện dự án trong 4 tuần. Mục tiêu cần đạt được thông qua dự án: Kiến thức - Trình bày được kiến thức cơ bản về cú pháp ngôn ngữ, biến, toán tử, kiểu dữ liệu, các cấu trúc điều khiển. Kĩ năng - Cài đặt được phần mềm công cụ để lập trình Java. - Khai báo các kiểu dữ liệu, sử dụng các cấu trúc điều khiển để hoàn thiện một chương trình ứng dụng cơ bản bằng Java. - Làm việc với nhóm học tập. - Tạo bản trình diễn, thuyết trình, phản biện. Năng lực tự chủ - Có ý thức tự học, tự nghiên cứu và trách nhiệm với nhiệm vụ được giao. - Có tinh thần sử dụng ngôn ngữ lập trình để giải quyết các bài toán phù hợp trong thực tế. b) Kịch bản hoạt động: Hoạt động 1: Hướng dẫn SV nghiên cứu kiến thức cơ sở liên quan đến dự án. - Tổ chức cho SV tìm hiểu về Java trên các trang tin công nghệ. SV tìm hiểu các phần mềm công cụ có thể sử dụng để lập trình Java. Các nhóm SV được quyền lựa chọn phần mềm công cụ và tự cài đặt. - Hướng dẫn SV tìm hiểu cú pháp cơ bản của ngôn ngữ Java, cách khai báo biến, các toán tử, cấu trúc điều khiển thông qua giáo trình. Hoạt động 2: Thực hiện dự án - Thiết kế dự án: Bám sát mục tiêu được xác định ở trên, dự án được thiết kế thông qua bản mô tả dự án và phiếu học tập. - Quá trình triển khai: giảng viên làm rõ chức năng của sản phẩm, mục tiêu cần đạt đến của sản phẩm, hướng dẫn SV xác định quy trình thực hiện dự án. Các nhóm SV, mỗi nhóm gồm 5 thành viên, dựa trên mục nhiệm vụ được giảng viên giao cho nhóm để thảo luận, hoạch định kế hoạch thực hiện dự án (thống nhất chọn một phần mềm công cụ, thời gian sinh hoạt nhóm, các bước thực hiện, giới hạn thời gian cho từng bước, phân công nhiệm vụ cho các thành viên...). - Nghiệm thu kết quả bao gồm phiếu học tập, bài báo cáo về sản phẩm và sản phẩm, đây cũng là căn cứ để đánh giá, cho điểm. c) Sản phẩm: - Sản phẩm của dự án là một chương trình dạng .java được lập trình bằng ngôn ngữ Java trên phần mềm công cụ Eclipse. - Chương trình đảm bảo nhập vào số tiền muốn rút (là bội của 10.000) thì đầu ra của chương trình sẽ là số các tờ tiền sao cho mệnh giá tổng các tờ tiền bằng số tiền muốn rút. Ngoài ra, chương trình còn đảm bảo sao cho số lượng tờ tiền là nhỏ nhất. Dự án 2: Xây dựng lớp phân số a) Đặc điểm: Dự án 2 là DAHT của Chương 2 - Lập trình HĐT trong Java. PHIẾU HỌC TẬP NHÓM Dự án: Mô phỏng chức năng “Rút tiền” ATM Anh/chị hãy tạo một bản trình diễn báo cáo kết quả dự án dựa trên các yêu cầu sau: 1. Xác định Input/Output của bài toán. 2. Mô tả giải thuật của bài toán bằng sơ đồ khối. 3. Xác định các biến cần sử dụng trong chương trình. 4. Xác định cấu trúc điều khiển cần sử dụng để thực hiện ràng buộc số tiền nhập vào chia hết cho 10.000 (mệnh giá tiền nhỏ nhất có trong ATM). 5. Xác định cấu trúc điều khiển cần sử dụng khi chọn số lượng các mệnh giá tiền. 6. Lập trình chương trình hoàn chỉnh bằng ngôn ngữ Java. VJE Tạp chí Giáo dục, Số 474 (Kì 2 - 3/2020), tr 43-47 46 Thời lượng: 40 tiết. Các nhóm thực hiện dự án trong 8 tuần. Mục tiêu cần đạt được thông qua dự án: Kiến thức - Nêu được nền tảng của lập trình HĐT, bao gồm ý tưởng cơ bản của phương pháp lập trình HĐT và các khái niệm cơ bản như lớp, đối tượng, thuộc tính, phương thức, kế thừa,... Kĩ năng - Phân tích và mô hình hoá các vấn đề cần giải quyết theo cách tiếp cận HĐT. - Sử dụng ngôn ngữ Java để giải quyết các vấn đề theo cách tiếp cận HĐT. - Tiếp cận các ngôn ngữ lập trình HĐT khác một cách dễ dàng. - Làm việc với nhóm học tập. - Tạo bản trình diễn, thuyết trình, phản biện. Năng lực tự chủ - Có ý thức tự học, tự nghiên cứu và trách nhiệm với nhiệm vụ được giao. - Có tinh thần sử dụng ngôn ngữ lập trình để giải quyết các bài toán phù hợp trong thực tế. b) Kịch bản hoạt động: Hoạt động 1: Hướng dẫn SV nghiên cứu kiến thức cơ sở liên quan đến dự án. Hoạt động 2: Thực hiện dự án dựa trên tinh thần làm việc nhóm của dự án 1, khi mà SV đã quen với quy trình thực hiện một dự án lập trình HĐT. Giảng viên mô tả chức năng của chương trình sản phẩm cần đạt được, giao nhiệm vụ dựa vào phiếu học tập. c) Sản phẩm: - Sản phẩm của dự án là một chương trình dạng .java được lập trình bằng ngôn ngữ Java trên phần mềm công cụ Eclipse. - Chương trình có các chức năng: Nhập phân số, in phân số, kiểm tra phân số tối giản, tối giản phân số, các phép cộng/trừ/nhân/chia hai phân số. Dự án 3: Xây dựng ứng dụng “Quản lí sách” a) Đặc điểm: Dự án 3 đóng vai trò như một tiểu luận, sản phẩm dự án thay thế điểm thi kết thúc học phần. Dự án tổng hợp, củng cố kiến thức của toàn học phần. SV thực hiện dự án khi đã được trang bị kiến thức nền tảng liên quan. Dự án có tính mở, các chức năng thành phần trong sản phẩm ứng dụng do các nhóm SV thiết kế. Thời lượng: 15 tiết. Các nhóm thực hiện dự án trong 3 tuần. Mục tiêu cần đạt được thông qua dự án: Kĩ năng - Rèn luyện kĩ năng nghề nghiệp cho SV như phân tích, mô hình hoá, lập trình hoàn chỉnh một ứng dụng bằng ngôn ngữ lập trình. - Dự án có xây dựng nhiều lớp, phương thức, nhằm giúp người học áp dụng linh hoạt những kiến thức đã học, các tính chất của lập trình HĐT, đặc biệt là tính kế thừa, tính đa hình, tính đóng gói vào thực tiễn xây dựng chương trình. - Tạo bản trình diễn, thuyết trình, nhận xét, phản hồi, phản biện. Năng lực tự chủ - Có ý thức thực hiện tốt nhiệm vụ của cá nhân, chia sẻ, hợp tác trong công việc. b) Kịch bản hoạt động: Thiết kế dự án - Ở giai đoạn này, việc lập kế hoạch, thiết kế chiến lược cho dự án là nhiệm vụ của SV. - Giảng viên yêu cầu các nhóm mô tả thiết kế sản phẩm của nhóm. PHIẾU HỌC TẬP NHÓM Dự án: Xây dựng lớp “Phân số” Anh/chị hãy tạo một bản trình diễn báo cáo kết quả dự án dựa trên các yêu cầu sau: 1. Xác định Input/Output của bài toán. 2. Xác định các thuộc tính, phương thức cần sử dụng trong chương trình cùng khả năng truy cập (access modifier) của chúng. 3. Ngoài các phương thức đã được xác định ở mục 2, hãy xây dựng phương thức phép cộng 2 phân số, phép cộng 3 phân số bằng cách sử dụng tính đa hình (nạp chồng phương thức). 4. Lập trình chương trình hoàn chỉnh bằng ngôn ngữ Java. VJE Tạp chí Giáo dục, Số 474 (Kì 2 - 3/2020), tr 43-47 47 - Giảng viên định hướng, điều chỉnh bản thiết kế của các nhóm. Triển khai dự án - SV dựa trên quy trình lập trình các bài toán của hai dự án trước, cùng kiến thức nền tảng cơ sở, phân công nhiệm vụ cho các thành viên dựa trên kế hoạch thực hiện dự án. - Giảng viên giám sát quá trình thực hiện dự án của SV thông qua các giờ lên lớp, kết hợp theo dõi, đánh giá quá trình tham gia dự án của SV. Nghiệm thu sản phẩm - Tổ chức buổi báo cáo sản phẩm. - Các nhóm nhận xét, thảo luận, phản biện sản phẩm. Đánh giá - Không đơn thuần là đánh giá sản phẩm mà còn đánh giá mức độ hiểu, khả năng nhận thức, kĩ năng, ý thức, năng lực tự chủ, đồng thời theo dõi sự tiến bộ của SV [4]. - Đánh giá thông qua: + Kế hoạch dự án của nhóm SV. + Thường xuyên vấn đáp với SV để thăm dò năng lực. + Sổ ghi chép quá trình quan sát, theo dõi SV cộng tác làm việc nhóm. + Sự thể hiện qua bài trình bày sản phẩm. + Phản hồi của bạn học. Sản phẩm là kết quả SV đạt được, thể hiện kết quả của quá trình học tập. Dù dự án có tính mở, nhưng tất cả các sản phẩm phải có các chức năng chính: Lưu trữ thông tin nhiều cuốn sách; Hiển thị, thêm, sửa, xoá thông tin về cuốn sách nào đó; Tìm kiếm; Thống kê. 3. Kết luận DHDA là hình thức tổ chức dạy học phù hợp với quá trình đào tạo nghề cho SV cao đẳng nghề Tin học ứng dụng. Đặc biệt, DHDA mang lại hiệu quả cao đối với các học phần có tính ứng dụng, thực hành, thực tiễn cao như các học phần lập trình HĐT. Qua hình thức tổ chức dạy học này, SV vừa chủ động trong việc chiếm lĩnh kiến thức, vừa rèn luyện kĩ năng học tập, kĩ năng nghề nghiệp. Tài liệu tham khảo [1] Bernd Meier - Nguyễn Văn Cường (2009). Lí luận dạy học hiện đại. NXB Đại học Sư phạm. [2] Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Trị (2017). Chương trình Đào tạo nghề Tin học ứng dụng trình độ cao đẳng. [3] Trường Đại học FPT (2017). Lập trình Java. NXB Thông tin và Truyền thông. [4] Nguyễn Thị Việt Hà (2013). Xây dựng bộ công cụ đánh giá kết quả học tập trong quá trình áp dụng phương pháp dạy học theo dự án. Tạp chí Giáo dục, số 302, tr 32-34. [5] Ban Chấp hành Trung ương (2013). Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế. [6] Trịnh Văn Biểu - Phan Đồng Châu Thuỷ - Trịnh Lê Hồng Phương (2011). Dạy học dự án - Từ lí luận đến thực tiễn. Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh, số 28, tr 3-12. [7] Đỗ Hương Trà (chủ biên, 2015). Dạy học tích hợp phát triển năng lực học sinh. NXB Đại học Sư phạm. THIẾT KẾ TRÒ CHƠI TRONG DẠY HỌC... (Tiếp theo trang 51) Tài liệu tham khảo [1] Bộ GD-ĐT - Dự án Việt - Bỉ (2010). Dạy học tích cực - Một số phương pháp và kĩ thuật dạy học. NXB Đại học Sư phạm. [2] Bộ GD-ĐT - Dự án Phát triển giáo viên tiểu học (2018). Tự nhiên - Xã hội và phương pháp dạy học Tự nhiên - Xã hội (tập 1). NXB Giáo dục Việt Nam. [3] Bộ GD-ĐT - Dự án Phát triển giáo viên tiểu học (2018). Tự nhiên - Xã hội và phương pháp dạy học Tự nhiên - Xã hội (tập 2). NXB Giáo dục Việt Nam. [4] Lê Thị Lan Anh (2017). Thiết kế các trò chơi học tập trong dạy học Tiếng Việt lớp 2. Tạp chí Giáo dục số 417, tr 39-41; 54. [5] Đặng Văn Đức - Nguyễn Thị Thu Hằng (2004). Phương pháp dạy học Địa lí theo hướng tích cực. NXB Đại học Sư phạm. [6] Đặng Tiến Huy (1997). 50 trò chơi vui - khỏe, thông minh. NXB Văn hóa - Thông tin. [7] Trương Thị Xuân Huệ (2004). Xây dựng và sử dụng trò chơi phát triển nhằm hình thành các biểu tượng toán ban đầu cho trẻ 5-6 tuổi. Luận án tiến sĩ Giáo dục học, Viện Chiến lược và Chương trình giáo dục.