Sử dụng phương pháp mô phỏng trong giảng dạy môn học cấu trúc dữ liệu và giải thuật

Bài viết Sử dụng phương pháp mô phỏng trong giảng dạy môn học cấu trúc dữ liệu và giải thuật trình bày nâng cao chất lượng đào tạo công nghệ thông tin, xây dựng một môi trường giảng dạy và học tập sinh động nhằm thu hút sinh viên là một trong những nhiệm vụ trọng tâm của Khoa Công nghệ thông tin,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sử dụng phương pháp mô phỏng trong giảng dạy môn học cấu trúc dữ liệu và giải thuậtJournal of Thu Dau Mot University, No 6 (25) – 2015SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ PHỎNGTRONG GIẢNG DẠY MÔN HỌC CẤU TRÚCDỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬTNguyễn Thị Ánh Tuyết(1), Nguyễn Thị Mai Trang(2)(1) Trường Đại học Thủ Dầu Một, (2) Trường Đại học Mở thành phố Hồ Chí MinhTÓM TẮTNâng cao chất lượng đào tạo công nghệ thông tin, xây dựng một môi trường giảng dạy vàhọc tập sinh động nhằm thu hút sinh viên là một trong những nhiệm vụ trọng tâm của KhoaCông nghệ thông tin. Cơ sở để thực hiện được nhiệm vụ trên là áp dụng phương pháp dạy họctạo sự thu hút đối với sinh viên. Trong đó, phương pháp được áp dụng có hiệu quả là phươngpháp mô phỏng dùng trong giảng dạy các môn lập trình. Qua kinh nghiệm giảng dạy nhiềunăm, nhóm tác giả đã nghiên cứu xây dựng được phần mềm Data Structure Demo nhằm môphỏng trực quan các thuật toán trong môn học Cấu trúc dữ liệu và giải thuật.Từ khoá: phương pháp dạy học, phương pháp mô phỏng1. MÔ PHỎNG MÁY TÍNH VÀ ỨNG DỤNGkhông chỉ tiếp thu kiến thức một cách sâuTRONG GIẢNG DẠYsắc mà trong quá trình học họ còn có thể1.1. Mô phỏng máy tínhtìm ra cách tiếp cận vấn đề, con đường,cách thức để đạt mục tiêu bài học. Đặc biệt,Là hiển thị một chuỗi các hình ảnh, đốisinh viên còn có thể tạo dựng và điều khiểntượng dạng đồ hoạ mô phỏng theo mộttại chỗ các đối tượng theo ý muốn, tìm tòichuyển động nào đó. Mô phỏng trên máyphát hiện một số quan niệm mới cũng nhưtính là xu hướng dạy học mới, hiện đại đãrèn luyện kỹ năng nghề nghiệp.và đang được nghiên cứu và áp dụng rộngrãi trên nhiều lĩnh vực. Trong lĩnh vực giáodục, các bài giảng có ứng dụng mô phỏngkết hợp phương tiện nghe nhìn hiện đại sẽtạo cho sinh viên nhiều kỹ năng như: khảnăng hoạt động quan sát (các hình ảnh tĩnhhoặc động), khả năng thao tác trên đốitượng, khả năng tự do phát triển tư duy, lựachọn con đường tối ưu để nhận thức.1.2. Phương pháp dạy học với môphỏngPhương pháp mô phỏng trong dạy họclà phương pháp tiếp cận nhận thức thế giớiHình 1. Hiệu quả của mô phỏngthực thông qua mô hình tĩnh hoặc động.(Learning Pyramid - theo National TrainingLaboratories, Bethel, Maine) (3)Bằng phương pháp mô phỏng, sinh viên74Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 6 (25) – 20152. ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG TRONG GIẢNGcó mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Với mộtcấu trúc dữ liệu đã chọn, sẽ có những giảithuật tương ứng, phù hợp. Khi cấu trúc dữliệu thay đổi thường giải thuật cũng phảithay đổi theo để tránh việc xử lý gượng ép,thiếu tự nhiên trên một cấu trúc không phùhợp. Hơn nữa, một cấu trúc dữ liệu tốt sẽgiúp giải thuật xử lý trên đó có thể phát huytác dụng tốt hơn, vừa đáp ứng nhanh vừatiết kiệm vật tư, giải thuật cũng dễ hiễu vàđơn giản hơn.Cấu trúc dữ liệu và giải thuật là mônhọc cung cấp cho sinh viên các kiến thứccơ bản về các kiểu dữ liệu trừu tượng vàcác phép toán trên kiểu dữ liệu. Do đó, đâylà môn học mang tính trừu tượng cao vàkhông dễ tiếp thu đối với sinh viên.2.2. Thực trạng giảng dạy môn Cấutrúc dữ liệu và giải thuật2.2.1. Dạy theo phương pháp truyềnthốngVới cách dạy truyền thống, hiệu quảthường không cao vì số sinh viên thật sự hiểuvà áp dụng được các thuật toán trong lậptrình rất thấp. Ví dụ, ý tưởng thuật toánBubble-Sort: dãy các khóa sẽ được duyệt từcuối dãy về đầu dãy (từ k[n] về k[1]). Nếuphát hiện hai khóa kế cận bị ngược thứ tự thìđổi chỗ chúng cho nhau. Sau lần duyệt nhưvậy, khóa nhỏ nhất trong dãy khóa sẽ đượcchuyển về vị trí đầu tiên và vấn đề trở thànhsắp xếp dãy khóa từ k[2] đến k[n][1]. Đểminh họa thuật toán trên, giảng viên phải vẽcác bước chạy của thuật toán như hình 2.Chúng ta thấy rằng, không gian bảnghoặc các trang slide không thể nào trìnhbày được đầy đủ các bước chạy theo mộtdòng chảy logic như trên. Do đó, sử dụngphương pháp viết bảng truyền thống hoặcxây dựng các slide bài giảng tuy đáp ứngđược yêu cầu mô tả bài toán nhưng khônghiệu quả khi cần thay đổi dữ liệu động.DẠY MÔN CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢITHUẬT2.1. Đặc điểm môn họcThực hiện một đề án tin học là chuyểnbài toán thực tế thành bài toán có thể giảiquyết trên máy tính. Một bài toán thực tếbất kỳ đều bao gồm các đối tượng dữ liệuvà các yêu cầu xử lý trên những đối tượngđó. Vì thế, để xây dựng một mô hình tinhọc phản ánh được bài toán thực tế cần chútrọng đến hai vấn đề:- Tổ chức biểu diễn các đối tượng thựctế. Các thành phần dữ liệu thực tế đa dạng,phong phú và thường chứa đựng nhữngquan hệ nào đó với nhau. Do đó trong môhình tin học của bài toán, cần phải tổ chức,xây dựng các cấu trúc thích hợp nhất saocho vừa có thể phản ánh chính xác các dữliệu thực tế này, vừa có thể dễ dàng dùngmáy tính để xử lý. Công việc này được gọilà xây dựng cấu trúc dữ liệu cho bài toán.- Xây dựng các thao tác xử lý dữ liệu.Từ những yêu cầu xử lý thực tế, cần tìm racác giải thuật tương ứng để xác định trìnhtự các thao tác máy tính phải thi hành đểcho ra kết quả mong muốn, đây là b ...