Xây dựng công cụ mô phỏng thuật toán hỗ trợ học ngôn ngữ lập trình tại trường THPT

Tìm hiểu về thực trạng dạy và học thuật toán và ngôn ngữlập trình cấp học THPT. Phân tích được những thuận lợi và khó khăn trong dạy và học thuật toán toán và ngôn ngữ lập trình cấp học THPT Tìm hiểu về thuật toán, lịch sử và các công cụthường dùng để mô phỏng thuật toán. Cấu trúc và qui trình để thiết kế công cụ mô phỏng, từ đó xây dựng công cụ mô phỏng thuật toán trong môi trường tương tác phù hợp, có thể áp dụng để hỗ trợ dạy- học trong chương trình phổ thông. Xây dựng mô phỏng thuật toán của các bài toán thông qua từng bước với bộdữliệu đầu vào khác nhau. Tại mỗi bước xác định được giá trịcủa các biến trong từng bước đểcho người học dễnắm bắt thuật toán.

pdf13 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 2770 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Xây dựng công cụ mô phỏng thuật toán hỗ trợ học ngôn ngữ lập trình tại trường THPT, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
-1- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐỖ VĂN NHỎ XÂY DỰNG CƠNG CỤ MƠ PHỎNG THUẬT TỐN HỖ TRỢ HỌC NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH TẠI TRƯỜNG THPT Chuyên ngành : KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số : 60.48.01 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2011 -2- Cơng trình được hồn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thanh Bình Phản biện 1 : Phản biện 2 : Luận văn đã được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày tháng năm 2011. Cĩ thể tìm hiểu luận văn tại: • Trung tâm Thơng tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng • Thư viện Học liệu, Đại học Đà Nẵng -3- MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Tin học đã được Bộ Giáo Dục & Đào Tạo chính thức đưa vào chương trình phân ban cho khối THPT, bắt đầu từ năm học 2006-2007. Một trong những nội dung quan trọng trong chương trình tin học phổ thơng là dạy học ngơn ngữ lập trình. Thơng qua đĩ, hình thành cho học sinh tư duy thuật tốn. Khĩ khăn hiện nay làm thế nào để truyền tải các ý tưởng giải thuật đến với học sinh một cách dễ hiểu và hiệu quả nhất. Bên cạnh độ khĩ, trừu tượng của các giải thuật cịn thiếu các cơng cụ mơ phỏng trực quan giúp học sinh làm quen dần với các chương trình máy tính. Chính vì vậy, từ kinh nghiệm giảng dạy mơn Tin học nhiều năm ở trường phổ thơng, nhận thấy tính cần thiết phải cĩ cơng cụ trợ giúp học sinh học ngơn ngữ lập trình tơi chọn đề tài “Xây dựng cơng mơ phỏng thuật tốn hỗ trợ giúp học ngơn ngữ lập trình tại trường THPT” để nghiên cứu. Đề tài này tập trung xây dựng cơng cụ mơ phỏng thuật tốn tạo mơi trường tương tác trợ giúp học ngơn ngữ lập trình tại trường THPT. Chia sẻ với các giáo viên đang dạy mơn Tin học trong nhà trường và trợ giúp cho học sinh học và lập trình cĩ hiệu quả hơn. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu Mục tiêu của đề tài là tìm phương pháp hỗ trợ nâng cao chất lượng dạy và học trong chương trình tin học phổ thơng. -4- Nhiệm vụ chính là xây dựng cơng cụ mơ phỏng thuật tốn ứng dụng trong mơi trường tương tác trợ giúp học ngơn ngữ lập trình trong chương trình Tin học cấp THPT. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu tìm hiểu các vấn đề cụ thể như:  Tìm hiểu tình hình dạy và học ngơn ngữ lập trình cấp trung học phổ thơng.  Tìm hiểu về cách mơ phỏng thuật tốn trong mơi trường tương tác trong dạy - học.  Tìm hiểu mơi trường lập trình, lựa chọn cơng cụ thiết kế giao diện, xây dựng cơng cụ mơ phỏng. 4. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết, tìm cách tổ chức dữ liệu, giải pháp cập nhật dữ liệu cho mơi trường trợ giúp học ngơn ngữ lập trình để đưa ra giải pháp cho chương trình ứng dụng của mình. Nghiên cứu triển khai tìm hiểu các thuật tốn, cách sử dụng các cơng cụ hỗ trợ để thiết kế chương trình ứng dụng. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn Xây dựng cơng cụ mơ phỏng các thuật tốn trong chương trình tin học phổ thơng. Tạo ra một giao diện khai thác dễ dàng và hiệu quả thơng qua hệ thống chức năng. Kết quả nghiên cứu cĩ thể làm tài liệu tham khảo cho các giáo viên, học sinh bắt đầu học ngơn ngữ lập trình. -5- Với mơi trường tương tác trợ giúp học ngơn ngữ lập trình cấp Trung học phổ thơng giúp học sinh tiếp cận, phát huy tư duy và học ngơn ngữ lập trình một cách nhanh chĩng và hiệu quả hơn. 6. Bố cục luận văn Luận văn ngồi phần mở đầu và phần kết luận cịn cĩ các chương sau: Chương 1: Tổng quan dạy và học ngơn ngữ lập trình tại trường THPT. Chương 2: Mơ phỏng thuật tốn trong mơi trường tương tác trợ giúp dạy-học ngơn ngữ lập trình. Chương 3: Xây dựng cơng cụ mơ phỏng thuật tốn trong mơi trường tương tác. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN DẠY VÀ HỌC NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH TẠI TRƯỜNG THPT Chương trình giảng dạy mơn Tin học ở bậc Trung học Phổ thơng (THPT) đã được chỉnh sửa và bàn luận trong nhiều hội thảo thường niên của ngành giáo dục. Mục đích của chương trình học và trang bị cho học sinh những kiến thức cơ bản nhưng đầy đủ về ngành học mới và nhiều ứng dụng thực tiễn nhất hiện nay. Tuy nhiên với thời lượng phân bổ trong mỗi tuần học hạn chế (1 tiết/tuần) thì việc truyền tải nội dung sao cho hiệu quả cần cĩ phương pháp thật hợp lý. Trong phạm vi chương này, đề tài tập trung phân tích một số đặc điểm, cấu trúc chương trình và thực trạng dạy – học của giáo viên và học sinh ở bậc THPT hiện nay. -6- 1.1. Phân tích hiện trạng giảng dạy mơn Tin học trong nhà trường 1.2. Đặc điểm chương trình Tin học lớp 10 và Tin học lớp 11 [1,2,3,4] 1.2.1. Nội dung và cấu trúc Tin học 10 1.2.1.1. Nội dung chính 1.2.1.2. Cấu trúc chương mục 1.2.1.3. Chương trình và phân bố thời lượng[3] 1.1.2. Nội dung và cấu trúc Tin học 11 1.1.2.1. Nội dung chính 1.1.2.2. Cấu trúc chương mục 1.1.2.3. Chương trình và phân bố thời lượng [4] 1.4. Thực trạng về vấn đề học ngơn ngữ lập trình cấp trung học phổ thơng 1.4.1. Điều tra từ phiếu điều tra thực trạng (dành cho học sinh) 1.4.1.1. Câu hỏi điều tra 1.4.1.2. Kết quả từ phiếu điều tra phát cho học sinh. Kết quả điều tra cho thấy phần lớn học sinh thích học ngơn ngữ lập trình trong nhà trường, tuy nhiên bước đầu số lượng học sinh cĩ mức độ rất thích cịn hạn chế. Vì mức độ khĩ trở lên của mơn học này cịn nhiều học sinh lựa chọn. Những đề xuất được học sinh đề xuất nhiều nhất để giúp học tốt ngơn ngữ lập trình: -7-  Xây dựng hệ thống bài tập từ đơn giản đến nâng cao theo từng bài học, câu lệnh.  Tĩm tắt lý thuyết và củng cố lý thuyết bằng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm.  Hướng dẫn bài tập thực hành kĩ hơn.  Cĩ hệ thống dịch báo lỗi khi lập trình.  Cho chương trình mẫu, những ví dụ, những bài giải những bài tập để tham khảo, nghiên cứu thêm. 1.4.2. Điều tra thực trạng dành cho giáo viên 1.4.2.1. Câu hỏi điều tra 1.4.2.2. Kết quả từ việc phỏng vấn thầy, cơ giáo Sau khi nghiên cứu, phân tích cẩn thận và tham khảo với các nhà chuyên mơn về thực trạng về vấn đề học ngơn ngữ lập trình cấp THPT chúng tơi rút ra những kết luận sau:  Đại đa số học sinh thích học mơn học này.  Hầu hết các học sinh cho đây là mơn học khĩ.  Đa số học sinh hiểu bài nhưng lúng túng khi chuyển từ mức độ hiểu sang mức độ vận dụng.  Tuyệt đại đa số học sinh cho rằng điểm khĩ nhất khi học ngơn ngữ lập trình đĩ là xây dựng thuật tốn và viết chương trình.  Hầu hết học sinh yêu cầu xây dựng một cơng cụ trợ giúp. -8-  Các giáo viên cho rằng cần xây dựng hệ thống bài tập trắc nghiệm lý thuyết và bài tập thực hành theo từng mức độ phù hợp với học sinh.  Cần nâng cao hơn nữa chất lượng học tập mơn tin học trong nhà trường nĩi chung. 1.5. Kết chương Trên cơ sở thực trạng điều tra, vấn đề đặt ra là: Làm thế nào để xây dựng một hệ thống tương tác trợ giúp học ngơn ngữ lập trình cấp trung học phổ thơng? Cụ thể là xây dựng cơng cụ mơ phỏng thuật tốn một cách trực quan sao cho các học sinh, giáo viên cĩ thể tự động giao tiếp được với máy và thơng qua đĩ học sinh sử dụng được các thuật tốn đã cĩ, nắm được các kỹ thuật xây dựng các thuật tốn mới cho các dạng bài tập cơ bản và phát triển khả năng lập trình, khả năng cài đặt, đánh giá thuật tốn trong chừng mực kiến thức phổ thơng. Việc này sẽ đã mang lại những lợi ích to lớn cho việc phát huy tính tích cực của học sinh trong nhà trường nĩi chung và mơn tin học nĩi riêng và đồng thời gĩp phần định hướng cho học sinh sao cho để học sinh chúng ta được phát triển tồn diện gĩp phần nâng cao trí, lực và khả năng xây dựng thuật tốn để lập trình. Để cĩ cái nhìn tổng thể và chi tiết về mơ thuật tốn, trong phần tiếp theo đề tài sẽ trình bày chi tiết các nội dung liên quan đến mơ phỏng giải thuật. -9- CHƯƠNG 2: MƠ PHỎNG THUẬT TỐN TRONG MƠI TRƯỜNG TƯƠNG TÁC TRỢ GIÚP DẠY-HỌC NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH Một trong những nội dung hay và học sinh cũng cĩ nhiều hứng thú trong chương trình học là học các thuật tốn thơng qua ngơn ngữ lập trình Pascal. Nội dung học hình thành cho học sinh tư duy giải bài tốn tổng quát và khoa học. Tư duy triết học đã đúc kết con đường hình thành tri thức là “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng”. Trong chương này, đề tài tập trung nghiên cứu một số khái niệm về thuật tốn, phương pháp luận về mơ phỏng thuật tốn, lịch sử hình thành, phương pháp biểu diễn ... Từ đĩ, chúng tơi đề xuất cơng cụ ứng dụng ở chương tiếp theo. 2.1. Thuật tốn 2.1.1. Khái niệm 2.1.2. Một số tính chất của thuật tốn - Tính xác định: - Tính khả thi: - Tính kết thúc (tính dừng): 2.1.3. Các phương pháp diễn tả thuật tốn 2.1.3.1. Liệt kê từng bước 2.1.3.2. Sơ đồ khối 2.1.3.3. Giả ngơn ngữ lập trình -10- 2.2. Mơ phỏng thuật tốn 2.2.1. Tổng quan về mơ phỏng thuật tốn 2.2.1.1. Khái niệm mơ phỏng thuật tốn Mơ phỏng thuật tốn là quá trình tách dữ liệu, thao tác, ngữ nghĩa và tạo mơ phỏng đồ họa cho quá trình trên [11]. Mơ phỏng thuật tốn được thiết kế để giúp người dùng cĩ thể hiểu thuật tốn, đánh giá và sửa lỗi chương trình. 2.2.1.2. Lịch sử mơ phỏng thuật tốn 2.2.1.3. Cơng dụng của mơ phỏng thuật tốn 2.2.1.4. Kiến trúc của hệ thống mơ phỏng thuật tốn Tất cả các hệ thống sẽ gồm cĩ 3 thành phần, các hàm mơ phỏng (animator), kênh mơ phỏng (animation interpreter) và trình diễn mơ phỏng (animation viewer) như đã chỉ ra trong sơ đồ sau: Hình 2.4. Kiến trúc của hệ thống mơ phỏng thuật tốn 2.2.1.5. Lựa chọn cơng cụ mơ phỏng thuật tốn 2.2.2. Một số yêu cầu đối với mơ phỏng thuật tốn 2.2.2.1. Mơ tả đúng theo thuật tốn 2.2.2.2. Hệ thống mơ phỏng phải được thực hiện theo từng bước File kịch bản ASCII Kênh mơ phỏng Các hàm mơ phỏng Màn hình trình diễn mơ phỏng -11- 2.2.2.3. Mơ phỏng thuật tốn phải cĩ tính động 2.2.2.4. Phải tạo ra sự phân cấp cho người học 2.2.2.5. Cấu trúc của mơ phỏng thuật tốn Hình 2.5. Cấu trúc của mơ phỏng thuật tốn 2.2.3. Quy trình thiết kế nhiệm vụ mơ phỏng thuật tốn 2.2.3.1. Nghiên cứu và phân tích thuật tốn 2.2.3.2. Phân tích thuật tốn từng bước và mơ phỏng thuật tốn 2.2.3.3. Phân tích khả năng tổng hợp các bước đã phân tích thành thuật tốn 2.1.3.4. Phân tích những khĩ khăn và thuận lợi với những người lần đầu tiên biết đến thuật tốn 2.3. Kết chương Thơng qua việc giới thiệu một cách tổng quan nhất về mơ phỏng thuật tốn, ta đã thấy được tác dụng to lớn của mơ phỏng thuật tốn trong giáo dục. Hiểu được kiến trúc của một hệ thống mơ phỏng thuật tốn. Từ đĩ đưa ra một số cơng cụ cho phép xây dựng một hệ thống mơ phỏng thuật tốn bằng cách lựa chọn một -12- cơng cụ thích hợp nhất. Tuân thủ quy trình thiết kế hệ thống mơ phỏng thuật tốn nhằm đáp ứng nhu cầu người dùng ứng dụng thực tế được trình bày cụ thể trong chương 3. Chương 3. XÂY DỰNG CƠNG CỤ MƠ PHỎNG TRONG MƠI TRƯỜNG TƯƠNG TÁC Trong chương này, chúng tơi sẽ trình bày chi tiết về việc phân tích và thiết hệ thống, phân tích tác nhân, ca sử dụng, biểu đồ hoạt động của cơng cụ mơ phỏng thuật tốn. Đánh giá thử nghiệm chương trình và so sánh với các ứng dụng khác. 3.1. Mơ tả yêu cầu Các yêu cầu chính của cơng cụ bao gồm:  Tìm hiểu lý thuyết thuật tốn:  Thiết kế lưu đồ thuật tốn:  Đĩng gĩi sơ đồ khối của thuật tốn:  Mơ phỏng thuật tốn: 3.2. Phân tích và thiết kế hệ thống 3.2.1. Xác định các tác nhân và ca sử dụng -13- Bảng 3.1. Xác định các tác nhân Tác nhân Ca sử dụng Diễn giải Thiết kế thuật tốn Xây dựng, thiết kế thuật tốn theo yêu cầu của bài tốn, đường dẫn lưu trữ thuật tốn. Mơ phỏng thuật tốn Từ thuật tốn đã xây dựng, chạy thử để kiểm tra. Giáo viên Đĩng gĩi thuật tốn Xuất thuật tốn thành tập tin dạng *.exe, *.swf Học lý thuyết Tìm hiểu về lý thuyết các thuật tốn cơ bản Mơ phỏng thuật tốn cĩ sẵn Mơ phỏng các thuật tốn cĩ sẵn để hiểu về phần lý thuyết đã học Thiết kế thuật tốn Xây dựng, thiết kế thuật tốn theo yêu cầu của bài tốn, đường dẫn lưu trữ thuật tốn. Học sinh Mơ phỏng thuật tốn Từ thuật tốn đã xây dựng, chạy thử để kiểm tra. -14- 3.2.2. Sơ đồ ca sử dụng Hình 3.1. Sơ đồ ca sử dụng của hệ thống 3.2.3. Đặc tả các ca sử dụng 3.2.3.1. Tìm hiểu về lý thuyết thuật tốn 3.2.3.2. Xây dựng thuật tốn 3.2.3.3. Đĩng gĩi thuật tốn 3.2.3.4. Mơ phỏng thuật tốn cĩ sẵn 3.2.3.5. Mơ phỏng thuật tốn sau khi thiết kế 3.2.4. Biểu đồ hoạt động -15- 3.2.4.1. Thiết kế thuật tốn Mo moi mot vung lam viec trong Keo hinh khoi vao luu do Neu chua thiet ke xong luu do thuat toan Ghi lai luu do Kiem tra trung ten tap tin Hình 3.2. Biểu đồ hoạt động của thiết kế thuật tốn 3.2.4.2. Mơ phỏng thuật tốn Tim id la khoi bat dau (cĩ type la 1) Neu khong tim thay khoi Bat dau Xac dinh thuoc tinh Type cua lop Xu l i lop tiep theo dua vao thuoc tinh Link Xu l i thuoc tinh Infor cua lop Thuoc tinh Type cua lop la 4 (khoi dieu kien) Neu khong phai thi chuyen huong xu li theo thuoc tinh link Neu la lop dieu kien thi dua vao gia tri cua thuoc tinh Infor de dieu khien huong xu l i Thuoc tinh Type co gia tri la 2 (khoi ket thuc) Hình 3.3. Biểu đồ hoạt động của mơ phỏng thuật tốn -16- 3.2.4.3. Đĩng gĩi thuật tốn Mo luu do thuat toan da co / dang thiet ke Chon kieu tap tin dong goi Chon duong dan va ten tap tin de dong goi luu do khoi Neu trung ten Hình 3.4. Biểu đồ hoạt động của đĩng gĩi thuật tốn 3.2.5. Biểu đồ lớp Hình 3.5. Biểu đồ lớp của cơng cụ 3.2.6. Mơ tả các lớp trong sơ đồ khối 3.2.6.1. Mơ tả thuộc tính của lớp Basic 3.2.6.2. Mơ tả thuộc tính của lớp Start End Calculation Link Infor Condition Link1 Link2 Infor Output Link Infor Start Link Basic Id Type Left Top Width Height Backcolor Textcolor Bordercolor Input Link Infor -17- 3.2.6.3. Mơ tả thuộc tính của lớp Calculation 3.2.6.4. Mơ tả thuộc tính của lớp Condition 3.2.6.5. Mơ tả thuộc tính của lớp Input 3.2.6.6. Mơ tả thuộc tính của lớp Output 3.3. Mơi trường cơng cụ lập trình và thử nghiệm 3.3.1. Mơi trường cơng cụ lập trình 3.3.2. Thử nghiệm Cơng cụ được tiến hành thử nghiệm thiết kế sơ đồ khối của các dạng thuật tốn cơ bản trong chương trình tin học phổ thơng: Tuần tự, rẽ nhánh và lặp. Cơng cụ cho phép mơ phỏng các thuật tốn đĩ một cách trực quan với các bước thực hiện của thuật tốn và cho hiển thị giá trị các biến trong quá trình mơ phỏng từng bước của thuật tốn và kết quả cuối cùng. Sau đây là một số thuật tốn đại diện cho các dạng thuật tốn cơ bản trong chương trình tin học phổ thơng. 3.3.2.1. Thiết kế cấu trúc tuần tự Bài tốn: Nhập cạnh a của hình vuơng và tính diện tích của hình vuơng. Xác định bài tốn:  Đầu vào: Cạnh a của hình vuơng.  Đầu ra: Diện tính hình vuơng với cạnh là a. Thuật tốn: Bước 1: Nhập một số a là cạnh của hình vuơng. -18- Bước 2: Tính diện tích S:=a*a. Bước 3: Xuất kết quả diện tích của hình vuơng là S rồi kết thúc Giao diện trong hình 3.6 là thiết kế và mơ phỏng cấu trúc tuần tự với bài tốn là tính diện tích hình vuơng với đầu vào của cạnh a là 5 thì kết quả xuất ra màn hình là 25. Hình 3.6. Thiết kế và mơ phỏng cấu trúc tuần tự 3.3.4.2. Thiết kế cấu trúc rẽ nhánh Bài tốn: Nhập một số nguyên a, kiểm tra xem a cĩ lớn hơn 5 hay khơng. Xác định bài tốn:  Đầu vào: Số nguyên a.  Đầu ra: a cĩ lớn hơn 5 hay khơng. Sơ đồ khối của bài tốn Kết quả của bài tốn -19- Thuật tốn: Bước 1: Nhập số nguyên a. Bước 2: Nếu a>5 Thì thơng báo là a lớn hơn 5, chuyển sang bước 4. Bước 3: Thơng báo là a khơng lớn hơn 5, chuyển sang bước 4. Bước 4: Kết thúc. Giao diện trong hình 3.7 là thiết kế và mơ phỏng cấu trúc rẽ nhánh với bài tốn là nhập một số và kiểm tra số vừa nhập cĩ lớn hơn 5 hay khơng. Bài tốn với đầu vào của số nguyên a là 8 thì kết quả xuất ra màn hình là “So vua nhap > 5”. Hình 3.7. Thiết kế và mơ phỏng cấu trúc rẽ nhánh 3.3.4.3. Thiết kế cấu trúc lặp Bài tốn: Tính tổng n số tự nhiên đầu tiên. Xác định bài tốn Sơ đồ khối của bài tốn Kết quả của bài tốn -20-  Đầu vào: Số tự nhiên n.  Đầu ra: Tổng n số tự nhiên đầu tiên. Thuật tốn Bước 1: Nhập số tự nhiên n. Bước 2: s:=0; i:=1; Bước 3: Nếu i>n Thì thơng báo tổng s, chuyển sang bước 5. Bước 4: s:=s+i; i:=i+1; quay lại bước 3 Bước 5: Kết thúc. Giao diện trong hình 3.8 là thiết kế và mơ phỏng cấu trúc lặp với bài tốn là tính tổng n số tự nhiên đầu tiên. Bài tốn với đầu vào của số tự nhiên n là 10 thì kết quả xuất ra màn hình là “Tong tu 1 den n la: 55”. H Hình 3.8. Thiết kế và mơ phỏng cấu trúc lặp Sơ đồ khối của bài tốn Kết quả của bài tốn Theo dõi giá trị của các biến n,s,i -21- 3.3.4.4. Đánh giá thử nghiệm Cơng cụ cho người sử dụng thiết kế sơ đồ khối thuật tốn với những bài tốn trong chương trình tin học THPT. Các chức năng chủ yếu của ứng dụng bao gồm: - Thiết kế sơ đồ khối thuật tốn: Người sử dụng dễ dàng dùng các cơng cụ trực quan để xây dựng thuật tốn. - Nhập dữ liệu vào: Nhập dữ liệu vào một cách tùy ý từ bàn phím, tuy nhiên đây cũng là một hạn chế của ứng dụng vì chưa nhập dữ liệu mảng hay đọc từ file. - Mơ phỏng từng bước chạy của thuật tốn: Các bước thực hiện của thuật tốn được thể hiện để người sử dụng cĩ thể quan sát được tiến trình thực hiện. - Đĩng gĩi sơ đồ khối thuật tốn: Một sơ đồ khối thuật tốn được đĩng gĩi và chương trình cĩ thể thực thi trên nĩ. - Mơ phỏng chi tiết các cấu trúc lệnh trong chương trình tin học trung học phổ thơng giúp giáo viên sử dụng để dạy học. 3.3.5. Đánh giá cơng cụ Sau thời gian nghiên cứu tổng quan về lý thuyết, thiết kế và cài đặt cơng cụ. Cơng cụ được thử nghiệm trong giảng dạy tại trường THPT Trần Phú. Chúng tơi đã rút được những ưu và nhược điểm sau:  Ưu điểm: o Chương trình mơ phỏng các thuật tốn trực quan và dễ sử dụng, -22- o Thiết kế mới các sơ đồ khối thuật tốn với những cấu trúc khác nhau, cho phép người dùng thiết và mơ phỏng thuật tốn tự động, o Cho phép nhập dữ liệu đầu vào là tùy chọn, o Chương trình chuyển thành tập tin *.swf để nhúng vào các bài giảng điện tử, webstile hoặc tập tin *.exe để chạy độc lập.  Nhược điểm: o Chỉ cho phép nhập dữ liệu đầu vào là tự chọn mà chưa cĩ lựa chọn nhập ngẫu nhiên, o Chưa xây dựng được các hàm tính tốn như căn bậc 2, lấy phần nguyên của một số, .... 3.3.6. So sánh với các cơng cụ khác Hiện nay, các đề tài nghiên cứu của các nhĩm tác giả đã xây dựng các cơng cụ mơ phỏng thuật tốn nhưng chỉ dừng lại ở mức là mơ phỏng thuật tốn của một bài tốn cụ thể. 3.3.6.1. Đề tài cấp bộ, mã số B2007-17-100 [19] 3.3.6.2. Chương trình mơ phỏng các thuật tốn sắp xếp [29] 3.3.6.3. Chương trình mơ phỏng các thuật tốn tin học THPT [7]. 3.3.7. Bảng so sánh chức năng của các chương trình -23- Bảng 3.9. So sánh chức năng của các chương trình Chức năng của chương trình Đề tài cấp bộ, mã số B2007- 17-100 Chương trình mơ phỏng thuật tốn sắp xếp Chương trình dự thi đồ dùng dạy học Cơng cụ mơ phỏng của đề tài Trực quan và dễ sử dụng x x x x Thiết kế mới các sơ đồ khối thuật tốn x Mơ phỏng tự động x x x x Mơ phỏng từng bước x x Dữ liệu đầu vào ngẫu nhiên x x Dữ liệu đầu vào nhập tùy ý x x x Đĩng gĩi sơ đồ khối thuật tốn x Xây dựng các hàm thường dùng x -24- Theo bảng so sánh chức năng của các chương trình, cơng cụ mơ phỏng của đề tài cĩ những chức năng nổi bật sau:  Cho phép người dùng tự thiết kế sơ đồ khối thuật tốn của một bài tốn bất kỳ,  Đĩng gĩi sơ đồ khối thuật tốn thành một tập tin chạy độc lập,  Xây dựng được các hàm thường dùng như phép tốn nối chuổi, so sánh.... Bên cạnh những chức năng nổi bật như trên, cơng cụ cịn những nhược điểm:  Chưa cĩ chức năng mơ phỏng từng bước nhưng cĩ thể khắc phục bằng cách điều chỉnh tốc độ mơ phỏng chậm lại thì cĩ thể mơ phỏng như là từng bước,  Chưa tạo dữ liệu đầu vào ngẫu nhiên. 3.4 Kết chương Cĩ thể nĩi là cơng cụ đã đạt được các kết quả cơ bản như yêu cầu đặt ra ban đầu. Thành cơng của cơng cụ là gĩp phần giúp học sinh và giáo viên dễ dàng hơn trong việc học ngơn ngữ lập trình. Nĩ cũng là yếu tố để kích thích tính tự học và say mê lập trình của học sinh. Làm phong phú thêm phần mềm phục vụ giáo dục thực hiện chủ trương ứng dụng cơng nghệ thơng tin trong giảng dạy. -25- KẾT LUẬN 1. Kết quả đạt được Qua đề tài về mơ phỏng thuật tốn, tơi đã tìm hiểu, nghiên cứu được một số kết quả như sau: Tìm hiểu về thực trạng dạy và học thuật tốn và ngơn ngữ lập trình cấp học THPT. Phân tích được những thuận lợi và khĩ khăn trong dạy và học thuật tốn tốn và ngơn ngữ lập trình cấp học THPT Tìm hiểu về thuật tốn, lịch sử và các cơng cụ thường dùng để mơ phỏng thuật tốn. Cấu trúc và qui trình để thiết kế cơng cụ mơ phỏng, từ đĩ xây dựng cơng cụ mơ phỏng thuật tốn trong mơi trường tương tác phù hợp, cĩ thể áp dụng để hỗ trợ dạy- học trong chương trình phổ thơng. Xây dựng mơ phỏng thuật tốn của các bài tốn thơng qua từng bước với bộ dữ liệu đầu vào khác nhau. Tại mỗi bước xác định được giá trị của các biến trong từng bước để cho người học dễ nắm bắt thuật tốn. Cơng cụ cho phép học sinh tự thực hành để xây dựng thuật tốn và mơ phỏng kiểm tra kết quả. Xuất sơ đồ khối thuật tốn thành tập tin dạng *.exe để chạy trực tiếp hoặc thành tập tin dạng *.swf, đây là đạng tập được dùng phổ biến hiện nay, dạng tập tin này đưa vào bài giảng điện tử hoặc lên website. 2. Phạm vi ứng dụng Cơng cụ được xây dựng chủ yếu để phục vụ cơng tác dạy - học ngơn ngữ lập trình ở trường THPT Trần Phú - Đà Nẵng. -26- Kết quả của cơng cụ cĩ thể nhúng vào bài trình chiếu, bài giảng điện tử để giảng dạy. Cơng cụ này cĩ thể phát triển, mở rộng và triển khai ở các trường THPT khác. 3. Hướng phát triển Để cơng cụ được hồn thiện hơn nữa trong việc ứng dụng vào cơng tác giảng dạy. Chúng tơi sẽ phát triển các chức năng sau trong tương lai: - Hồn thiện hơn nữa các chức năng của ứng dụng trên mọi hệ điều hành, mơi trường mạng. - Tự động sinh mã nguồn tướng ứng với sơ đồ khối thuật tốn cụ thể. - Xây dựng các hàm để xử lí những bài tốn phức tạp. - Xây dựng hệ thống đánh giá độ tối ưu của thuật tốn. - Phát triển chương trình ứng dụng này cho nhiều mơn học khác trong khuơn khổ nhà trường.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdftomtat_33_2253.pdf
Luận văn liên quan