Tổng quan nghiên cứu

Từ năm học 2006 – 2007, môn Tin học trở thành môn học bắt buộc trong chương trình THPT trên toàn quốc, phản ánh tầm quan trọng của CNTT trong phát triển kinh tế xã hội hiện đại. Qua gần 10 năm triển khai, học sinh THPT đã có cơ hội tiếp cận CNTT nhiều hơn, nâng cao khả năng sử dụng máy tính phục vụ học tập và làm việc. Tuy nhiên, chương trình môn Tin học hiện nay, đặc biệt là phần lập trình Pascal lớp 11, còn nhiều hạn chế như nội dung lạc hậu, phương pháp giảng dạy chưa phù hợp, cơ sở vật chất thiếu thốn và chưa được đầu tư đúng mức. Điều này dẫn đến việc học sinh và giáo viên chưa thực sự hứng thú, chất lượng dạy học chưa đáp ứng được yêu cầu phát triển.

Mục tiêu nghiên cứu là khảo sát thực trạng dạy và học lập trình trong môn Tin học lớp 11 tại các trường THPT trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc, so sánh chương trình dạy lập trình ở một số quốc gia phát triển như Canada (Ontario), Singapore, Mỹ, Phần Lan để rút ra bài học kinh nghiệm, từ đó đề xuất chương trình đổi mới phù hợp với điều kiện Việt Nam. Nghiên cứu cũng ứng dụng các công cụ lập trình hiện đại như Code.org và Alice để nâng cao hiệu quả giảng dạy, giúp học sinh tiếp cận lập trình một cách sinh động, trực quan và hấp dẫn hơn.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các trường THPT tại tỉnh Vĩnh Phúc, khảo sát 9 giáo viên và 30 học sinh, đồng thời phân tích chương trình dạy lập trình cấp THPT của các quốc gia phát triển trong giai đoạn 2015. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cải tiến chương trình dạy học lập trình, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục CNTT, phát triển năng lực tư duy logic và sáng tạo cho học sinh, đáp ứng yêu cầu phát triển nguồn nhân lực CNTT trong thời đại công nghệ số.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình giáo dục hiện đại trong lĩnh vực công nghệ thông tin và kỹ thuật phần mềm, bao gồm:

  • Lý thuyết phát triển năng lực học sinh: Tập trung phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và tư duy phản biện của học sinh trong quá trình học lập trình.
  • Mô hình xây dựng chương trình theo chuyên đề: Chương trình được thiết kế theo các chuyên đề rõ ràng, có tính liên thông và hướng nghiệp, giúp học sinh dễ dàng tiếp cận và lựa chọn phù hợp với mục tiêu học tập.
  • Khái niệm lập trình kéo-thả (block-based programming): Sử dụng các công cụ như Code.org và Alice để giảng dạy lập trình thông qua các khối lệnh trực quan, giúp học sinh dễ hiểu và hứng thú hơn.
  • Lập trình hướng đối tượng (OOP): Giúp học sinh làm quen với các khái niệm trừu tượng như đối tượng, lớp, thuộc tính, phương thức, từ đó phát triển tư duy lập trình hiện đại.

Các khái niệm chính bao gồm: biến, hàm, vòng lặp, cấu trúc điều khiển, lập trình hướng đối tượng, thuật toán cơ bản, thiết kế chương trình, kiểm thử và gỡ lỗi.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu thực tế qua khảo sát phỏng vấn 9 giáo viên và 30 học sinh tại các trường THPT trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc. Đồng thời, nghiên cứu tài liệu, chương trình giảng dạy lập trình của các quốc gia phát triển như Canada (Ontario), Singapore, Mỹ, Phần Lan.
  • Phương pháp phân tích: Phân tích định tính và định lượng các kết quả khảo sát, so sánh chương trình dạy học lập trình giữa Việt Nam và các nước phát triển, đánh giá ưu nhược điểm, từ đó đề xuất chương trình đổi mới phù hợp.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2015, bao gồm khảo sát thực trạng, phân tích chương trình quốc tế, xây dựng đề xuất chương trình mới và ứng dụng công cụ lập trình Code.org, Alice trong giảng dạy.

Cỡ mẫu khảo sát gồm 9 giáo viên và 30 học sinh được chọn theo phương pháp chọn mẫu thuận tiện tại các trường THPT tiêu biểu của tỉnh Vĩnh Phúc. Phương pháp phân tích tập trung vào so sánh nội dung, cấu trúc chương trình, phương pháp giảng dạy và đánh giá kết quả học tập.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng cơ sở vật chất và điều kiện dạy học: Khoảng 70% trường THPT khảo sát thiếu phòng máy tính đủ tiêu chuẩn, máy tính cũ, cấu hình thấp, nhiều máy hỏng, tốc độ Internet chậm hoặc không có kết nối. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng các tiết học thực hành lập trình.

  2. Vị thế môn Tin học trong trường THPT: Môn Tin học được xem là môn phụ, không thi tốt nghiệp hay đại học, dẫn đến học sinh học để đối phó, giáo viên thiếu động lực giảng dạy. Khoảng 80% giáo viên phải kiêm nhiệm nhiều công tác khác, ảnh hưởng đến chất lượng giảng dạy.

  3. Khó khăn của học sinh với lập trình Pascal: Hơn 60% học sinh cảm thấy lập trình Pascal khó học, nhàm chán, không thực tiễn, không có giao diện thân thiện, không kích thích tư duy sáng tạo. Các bài tập chủ yếu liên quan đến toán học, thiếu tính ứng dụng thực tế.

  4. So sánh chương trình dạy lập trình quốc tế: Các quốc gia phát triển như Canada (Ontario), Singapore, Mỹ đều xây dựng chương trình theo chuyên đề, có tính liên thông cao, hướng nghiệp rõ ràng, sử dụng ngôn ngữ lập trình hiện đại như Java, Python, đồng thời áp dụng phương pháp giảng dạy linh hoạt, đánh giá đa dạng kỹ năng. Ví dụ, Ontario phân chia chương trình thành các khóa học dự bị đại học, cao đẳng và mở, với các kỳ vọng cụ thể và đánh giá theo 4 mức độ thành tích.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các hạn chế trong dạy học lập trình tại Việt Nam là do chương trình còn lạc hậu, chưa cập nhật công nghệ mới, phương pháp giảng dạy chưa phù hợp, cơ sở vật chất thiếu thốn và thiếu sự quan tâm đúng mức từ nhà trường và phụ huynh. So với các nước phát triển, chương trình Việt Nam thiếu tính liên thông, không có định hướng nghề nghiệp rõ ràng, chưa chú trọng phát triển năng lực toàn diện cho học sinh.

Việc áp dụng các công cụ lập trình kéo-thả như Code.org và Alice giúp khắc phục phần nào khó khăn trong việc tiếp cận lập trình, tạo môi trường học tập sinh động, trực quan, kích thích sự hứng thú và sáng tạo của học sinh. Ví dụ, Code.org sử dụng các khối lệnh màu sắc, nhân vật hoạt hình nổi tiếng, giúp học sinh dễ dàng hiểu các khái niệm lập trình cơ bản như biến, vòng lặp, hàm thông qua các trò chơi như Flappy Bird. Alice giúp học sinh làm quen với lập trình hướng đối tượng bằng cách kéo thả các đối tượng 3D, quan sát trực quan các thuộc tính và phương thức.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh mức độ hài lòng của học sinh với các ngôn ngữ lập trình, bảng thống kê số lượng phòng máy tính và thiết bị tại các trường, biểu đồ tiến trình học tập của học sinh trên Code.org, và sơ đồ mô tả cấu trúc chương trình dạy học lập trình của các quốc gia.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Cải tiến chương trình dạy lập trình theo hướng chuyên đề, liên thông và hướng nghiệp: Xây dựng chương trình linh hoạt, dễ cập nhật, tập trung vào phát triển năng lực tư duy logic, sáng tạo và kỹ năng thực hành. Thời gian thực hiện: 1-2 năm. Chủ thể: Bộ Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các chuyên gia CNTT.

  2. Lựa chọn ngôn ngữ lập trình hiện đại, dễ tiếp cận: Thay thế Pascal bằng các ngôn ngữ lập trình kéo-thả như Scratch, Code.org, Alice cho lớp 10; sử dụng Java, Python cho lớp 11, 12 để phù hợp với xu thế phát triển CNTT. Thời gian: 1 năm. Chủ thể: Bộ GD&ĐT, các trường THPT.

  3. Đầu tư nâng cấp cơ sở vật chất: Trang bị phòng máy tính hiện đại, kết nối Internet tốc độ cao, máy chiếu phục vụ giảng dạy lý thuyết và thực hành. Thời gian: 2-3 năm. Chủ thể: Sở GD&ĐT, các trường THPT, chính quyền địa phương.

  4. Đào tạo, bồi dưỡng giáo viên: Tổ chức các khóa tập huấn về phương pháp giảng dạy lập trình hiện đại, sử dụng công cụ Code.org, Alice, cập nhật kiến thức CNTT mới. Thời gian: liên tục hàng năm. Chủ thể: Bộ GD&ĐT, các trung tâm đào tạo giáo viên.

  5. Ứng dụng công nghệ trong đánh giá và quản lý học tập: Sử dụng hệ thống Code.org để theo dõi tiến độ, đánh giá năng lực học sinh một cách khách quan, chính xác, hỗ trợ giáo viên điều chỉnh phương pháp giảng dạy. Thời gian: 1 năm. Chủ thể: Các trường THPT, giáo viên.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên Tin học THPT: Nắm bắt thực trạng, phương pháp giảng dạy lập trình hiện đại, ứng dụng công cụ Code.org, Alice để nâng cao hiệu quả giảng dạy.

  2. Nhà quản lý giáo dục, Sở GD&ĐT: Tham khảo để xây dựng chính sách, kế hoạch đầu tư cơ sở vật chất, đào tạo giáo viên và cải tiến chương trình dạy học CNTT.

  3. Sinh viên, nghiên cứu sinh ngành Công nghệ thông tin, Kỹ thuật phần mềm: Tìm hiểu về thực trạng giáo dục lập trình phổ thông, các mô hình chương trình quốc tế và ứng dụng công nghệ trong giáo dục.

  4. Các nhà phát triển phần mềm giáo dục: Hiểu nhu cầu, khó khăn trong dạy học lập trình phổ thông để phát triển các sản phẩm phù hợp, hỗ trợ giáo viên và học sinh.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần đổi mới chương trình dạy lập trình THPT?
    Chương trình hiện tại lạc hậu, không phù hợp với sự phát triển nhanh của CNTT, gây khó khăn và nhàm chán cho học sinh, ảnh hưởng đến chất lượng đào tạo nguồn nhân lực CNTT tương lai.

  2. Lập trình Pascal có còn phù hợp để dạy học sinh phổ thông?
    Pascal đã lỗi thời, khó tiếp cận, không thực tiễn. Nên thay thế bằng các ngôn ngữ lập trình hiện đại, dễ học và có tính ứng dụng cao hơn như Scratch, Code.org, Java, Python.

  3. Code.org và Alice có ưu điểm gì trong giảng dạy lập trình?
    Hai công cụ này sử dụng lập trình kéo-thả, trực quan, sinh động, giúp học sinh dễ hiểu các khái niệm lập trình cơ bản và hướng đối tượng, tăng hứng thú học tập.

  4. Làm thế nào để giáo viên có thể áp dụng các công cụ mới này vào giảng dạy?
    Cần tổ chức các khóa đào tạo, tập huấn kỹ năng sử dụng Code.org, Alice, đồng thời xây dựng giáo án, tài liệu hướng dẫn phù hợp với chương trình đổi mới.

  5. Chương trình dạy lập trình của các quốc gia phát triển có điểm gì nổi bật?
    Chương trình được xây dựng theo chuyên đề, có tính liên thông, hướng nghiệp rõ ràng, sử dụng ngôn ngữ lập trình hiện đại, đánh giá đa dạng kỹ năng, chú trọng phát triển toàn diện năng lực học sinh.

Kết luận

  • Thực trạng dạy và học lập trình Pascal tại các trường THPT Việt Nam còn nhiều hạn chế về nội dung, phương pháp và cơ sở vật chất.
  • Chương trình dạy lập trình của các quốc gia phát triển như Canada, Singapore, Mỹ có nhiều điểm mạnh như tính liên thông, hướng nghiệp, sử dụng ngôn ngữ hiện đại và phương pháp giảng dạy linh hoạt.
  • Ứng dụng Code.org và Alice giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy lập trình, tạo môi trường học tập sinh động, trực quan, hấp dẫn học sinh.
  • Đề xuất chương trình đổi mới dạy lập trình THPT theo hướng chuyên đề, liên thông, sử dụng ngôn ngữ lập trình hiện đại, kết hợp đào tạo giáo viên và đầu tư cơ sở vật chất.
  • Hướng phát triển tiếp theo là xây dựng giáo trình áp dụng Code.org và Alice, phát triển các ứng dụng game phục vụ dạy học, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục CNTT phổ thông.

Call to action: Các nhà quản lý giáo dục, giáo viên và chuyên gia CNTT cần phối hợp triển khai các giải pháp đổi mới để nâng cao chất lượng dạy học lập trình, đáp ứng yêu cầu phát triển nguồn nhân lực công nghệ trong thời đại số.