Sáng kiến kinh nghiệm tin học 8 :"Một số vấn đề góp phần nâng cao chất lượng dạy lập trình trong tin học 8"

Nhận thấy vai trò của môn tin học nói chung và lập trình nói riêng đối với học sinh THCS và khó khăn trong việc dạy và học lập trình nên tôi đã chọn đề tài : “MỘT SỐ VẤN ĐỀ GÓP PHẦN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY LẬP TRÌNH TRONG TIN HỌC 8” để bàn luận và nghiên cứu

Trường THCS Nguyễn Trãi Sáng kiến kinh nghiệm A. PHẦN MỞ ĐẦU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Tin học là môn tự chọn bắt buộc dành cho các đối tượng học sinh THCS, được dạy cho cả bốn lớp 6, 7, 8 và 9 với thời lượng mỗi tuần hai tiết. Môn Tin học đã được đưa vào dạy ở cấp Tiểu học, nhưng dưới hình thức tự chọn không bắt buộc. Vì vậy nội dung môn Tin học ở cấp THCS được xây dựng trên giả thiết là môn học mới. Môn Tin học ở trường phổ thông trang bị cho học sinh những hiểu biết cơ bản về công nghệ thông tin và vai trò của nó trong xã hội hiện đại. Môn học này giúp học sinh bước đầu làm quen với phương pháp giải quyết vấn đề theo quy trình công nghệ và kỹ năng sử dụng máy tính phục vụ học tập và cuộc sống. Tin học có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển trí tuệ, tư duy thuật toán, góp phần hính thành học vấn phổ thông cho học sinh. Với tu duy của một em học sinh THCS thì lập trình là một môn rất trừu tượng, và khó tiếp thu. Trong quá trình dạy tôi nhận thấy ở các em học sinh. Mới đầu các em cũng rất sợ khi thấy giải một bài toán ở ngoài thì đơn giản và chỉ trong vòng vài giây có thể nhẩm ra kết quả. Còn ở trong lập trình cũng bài toán đó mà phải làm đến hàng chục phút mà lại có thể cho kết quả sai. Nhận thấy vai trò của môn tin học nói chung và lập trình nói riêng đối với học sinh THCS và khó khăn trong việc dạy và học lập trình nên tôi đã chọn đề tài : “MỘT SỐ VẤN ĐỀ GÓP PHẦN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY LẬP TRÌNH TRONG TIN HỌC 8” để bàn luận và nghiên cứu II. MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tìm ra những phương pháp, các bước giải bài toán bằng lập trình trên máy vi tính trong chương trình môn Tin học 8 phù hợp nhất với học sinh. Trên cơ sở nghiên cứu tính tích cực của học sinh trong giờ học môn Tin học 8, đề xuất một số ý kiến nhằm nâng cao chất lượng dạy và học lập trình. III. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Khối 8 trường THCS Nguyễn Trãi – Phòng GD&ĐT huyện Long Điền IV. CÁC GIẢ THUYẾT NGHIÊN CỨU V. CƠ SỞ LÝ LUẬN , CƠ SỞ THỰC TIỂN: - Qua hai năm giảng dạy chương trình tin học lớp 8, tôi nhận thấy rằng kĩ năng lập trình trên máy tính của các em còn yếu. - Khi giải lập trình bài toán trên máy học sinh chỉ quan tâm đến công thức để tính toán ra kết quả bài toán mà quên các bước xác định thông tin vào, thông tin ra và xây dựng thuật toán. - Khi chạy chương trình thì học sinh chưa nhận biết được kết quả chương trình đúng hay sai. - Học sinh không biết sửa các lỗi cơ bản và không phát hiện được lỗi thuật toán. B. PHẦN NỘI DUNG I. THỰC TRẠNG VÀ NHỮNG MÂU THUẨN( thuận lợi – khó khăn) 1) Thực trạng: − Cơ sở vật chất của nhà trường tương đối tốt, đảm bảo cho các tiết thực hành về lập trình − Được sự quan tâm, giúp đỡ tận tình của Ban Gíam Hiệu và tổ chức đoàn thể trong nhà trường. Sự ủng hộ nhiệt tình của các đồng nghiệp đã giúp cho quá trình nghiên cứu của tôi thuận lợi hơn − Hầu hết học sinh đều có Sách giáo khoa. Sách giáo khoa rõ, đẹp có đầy đủ kênh hình và biểu mẫu. Giáo viên: PKQ Trang 1 Trường THCS Nguyễn Trãi Sáng kiến kinh nghiệm − Mỗi lớp đếu có số học sinh ham học, tích cực phát biểu xây dựng bài trong giờ học là nguồn động viên lớn trong quá trình giảng dạy của tôi. 2) Những mâu thuẩn: − Tư duy của học sinh lớp 8 còn quá thấp để học lập trình − Kiến thức toán học của các em chưa đủ để đáp ứng giải bài toàn bằng lập trình − Có những lớp sức học của học sinh không điều cũng là một khó khăn đối với giáo viên khi truyền đạt. − Ngôn ngữ lập trình khô khan làm các em ít có hứng thú. II. CÁC BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1. các phương pháp tạo hứng thú , tích cực , chủ động cho học sinh :  Cho học sinh thực hiện và luyện tập những hoạt động và hoạt động thành phần tương thích với nội dung và mục tiêu dạy học: a) Phát hiện những hoạt động tương thích với nội dung. Ví dụ: Dạy khái niệm chương trình con, có thể phát hiện những hoạt động tương thích như: − Nhận dạng và thể hiện cách khai báo chương trình con. − So sánh hai loại chương trình con: Function và Procedure. − Hoạt động phân tích khi nào dùng Function, khi nào dùng Procedure. − Hoạt động lật ngược vấn đề khi dạy truyền tham biến, tham trị. − Hoạt động ngôn ngữ cho biết kết quả của một chương trình. b) Phân tách hoạt động thành những thành phần. Ví dụ: Khi dạy câu lệnh: FOR biến_điều_khiển := giá_trị_đầu TO giá_trị_cuối DO câu_lệnh Giáo viên yêu cầu học sinh phân tách câu lệnh này thành những câu lệnh thành phần diễn ra theo trình tự như sau: - B1: Kiểm tra điều kiện nếu giá_trị_đầu > giá_trị_cuối thì kết thúc lệnh For. - B2: Gán biến_điều_khiển := giá_trị_đầu. - B3: Thực hiện câu_lệnh. - B4: Kiểm tra điều kiện thoát: nếu biến_điều_khiển = giá_trị_cuối thì kết thúc lệnh For. - B5: Tăng giá trị của biến_điều_khiển lên 1. Quay lên B3. Sau khi phân tách câu lệnh For học sinh sẽ nắm rõ hơn quá trình thực hiện câu lệnh => tránh nhiều sai sót khi viết chương trình.  Gợi động cơ cho các hoạt động học tập: a) Hướng tới sự tiện lợi, hợp lí hoá công việc. Ví dụ: Khi tạo tình huống cho khởi tạo từ 2 mảng trở lên và yêu cầu thực hiện phép toán cộng, trừ giữa 2 mảng giáo viên có thể hướng dẫn học sinh xây dựng các chương trình con để tính tổng và hiệu của 2 ma trận cho tiện lợi hơn, không mất thời gian. b) Chính xác hoá 1 khái niệm. Ví dụ: Khái niệm biến toàn cục, biến địa phương, tham biến, tham trị; khi dạy chưa thể làm rõ mối quan hệ của chúng. Tuy nhiên, khi ứng dụng chương trình con để giải quyết các bài tập về mảng ta có điều kiện làm việc này. c) Hướng tới sự hoàn chỉnh và hệ thống Ví dụ: Giáo viên có thể giới thiệu sơ đồ tất cả các kiểu dữ liệu trong Pascal trước khi định nghĩa khái niệm các kiểu dữ liệu chuẩn. d) Lật ngược vấn đề: Sau khi giải quyết một vấn đề, một câu hỏi rất tự nhiên thường được đặt ra là vần đề ngược lại được giải quyết như thế nào. Giáo viên: PKQ Trang 2 Trường THCS Nguyễn Trãi Sáng kiến kinh nghiệm Ví dụ: - Nhập 3 số a,b,c kiểm tra xem 3 số đó có thể là độ dài của các cạnh một tam giác hay không. Từ đó ta có thể chuyển nó sang dạng là các cạnh đó thoã mãn tam giác cân, đều hay là tính diện tích của tam giác đó. e) Qui lạ về quen. Ví dụ: Khi dạy bài tính tổng S = 1 + 2 + 3 + …+ n giáo viên cho học sinh tương tự giải bài tập viết chương trình tính tổng S = 1 2 + 2 2 + 3 2 +… + n 2 2. Các bước giúp các em tiếp cận lập trình hiệu quả: Đưa ra phương pháp tổng quát để giải một bài toán bằng máy vi tính dựa trên ngôn ngữ pascal . Gồm các bước: 1. Xác định bài toán. 2. Xây dựng thuật toán. 3. Viết chương trình. 4. Chạy thử, kiểm tra ,sửa đổi chương trình. Phân tích, giảng dạy xâu từng phần. Đặc biệt giáo viên cần chú ý các phần sau : 2.1 viết chương trình : có thể sử dụng phương pháp sau để giúp học sinh. * Phương pháp tinh chế từng bước Một chương trình bắt đầu được viết bằng lời tự nhiên (tiếng Việt) thể hiện sự phân tích tổng thể của người lập trình được thể hiện Ở từng bước sau các câu lệnh được phân tích chi tiết hơn, bằng những lời khác nhau tương ứng với sự phân tích công việc thành các việc nhỏ chi tiết hơn dễ hiểu và chính xác hơn. Song ngôn ngữ lập trình pascal người lập trình có thể đưa ra phương pháp tinh chỉnh từng bước là thể hiện tư duy giải quyết vấn đề bài toán từ trên xuống trong đó các bước là hướng về ngôn ngữ lập trình làm sao cho bài toán đưa ra được phương pháp lập trình tối ưu, sáng sủa. * Ví dụ : Tìm tất cả các số nguyên tố trong các số nguyên N được nhập vào từ bàn phím Tinh chế lần 1 (sử dụng ngôn ngữ tựa tư nhiên) - Lấy 2 tập NT= [ ] (để chứa các số nguyên tố tìm được) S = [2, N] (tập các số cần xét ) - Tìm số đầu tiên trong S đưa vào NT - Loại bỏ khỏi S các bội số của số nguyên tố vừa tìm được - Số đầu tiên còn lại của S là số nguyên tố. Tiếp tục quá trình cho đến khi S=[] - Xuất NT Tinh chế lần 2 Bắt đầu NT: = [ ] S = [2, N] Repeat Tìm số đầu tiên trong S NT:= NT+ [S 0 ] Loại khỏi S các bội số của S 0 Until S=[ ]; Xuất NT; Kết thúc; Giáo viên: PKQ Trang 3 Trường THCS Nguyễn Trãi Sáng kiến kinh nghiệm Tinh chế lấn 3 ( chương trình hoàn chỉnh) Program nguyen_to; Const N=100; Type nguyen=1 N; var NT, S:set of nguyen; S0,I:integer; begin NT:=[]; S:=[2 N];S0:=2; repeat while not (S0 in S) do S0:=S0+1; NT:=NT+[S0];I:=S0; While I<=N do Begin s:=S-[i];I:=I+S0; End; until S=[]; for I:= 1 to n do If I in Nt then Write(I:4); readln end. Tinh chế lần 4. Rõ ràng cấu trúc dữ liệu tập hợp “Set of nguyen” tuy dễ hiểu nhưng rất cồng kềnh và làm máy chạy chậm chạp, ta có thể dùng mảng Boolean linh hoạt hơn như sau: Program nguyen_to; Const N=100; var a:array[1 N] of boolean; i,j:integer; begin a[1]:=false; for i:=2 to N do a[i]:=true; for i:= 2 to N div 2 do for j:= 2 to N div i do a[i*j]:=false; for i:= 1 to N do if a[i] then write(i:3); readln end. Tinh chế lần 5 Trong ngôn ngữ pascal nếu dùng mảng boolean thì ta bị giới hạn N<10000. Để có thể chạy với số lớn hơn ta không dùng mảng , tập hợp mà dùng như sau: Giáo viên: PKQ Trang 4 Trường THCS Nguyễn Trãi Sáng kiến kinh nghiệm Program nguyen_to; uses crt; var i,j,k,n:integer; begin repeat write('nhap n=');readln(n); until n>= 2; for i:= 2 to n do begin k:=0; for j:= 2 to trunc(sqrt(i)) do if i mod j=0 then k:= 1; if k=0 then write(i:3); end; readln end. Như vậy. Là kỹ năng lập trình, người lập trình có thể tinh chỉnh chương trình từng bước làm sao đưa ra một phương án tối ưu cho người xem dễ tiếp thu và đạt được tốc độ tính toán cao nhất cũng như chiếm bộ nhớ của máy tính càng ít càng tốt. 2.2 Chạy Thử, thay đổi, kiểm tra chư ơng trình : a . Chạy thử: Một chương trình đã viết xong chưa chắc đã chạy được trên máy vi tính, và học sinh thường không biết các lỗi cú pháp. Giáo viên cần cho học sinh tự tìm hiểu và làm quen với các lỗi cú pháp. Chương trình đã chạy được chưa chắc cho kết quả đúng. Học sinh thường chủ quan ở vấn đề này, nếu chương trình chạy được là các em cho rằng chương trình đã đúng. Phải tập cho học sinh làm quen vơi việc chạy thử và kiểm tra lỗi thuật toán cho chương trình. Ví du 1: Tìm số lớn nhất trong 3 số a,b,c nguyên dương được nhập vào từ bàn phím. Lần 1: Giáo viên: PKQ Trang 5 Program tim_so; uses crt; var a,b,c:integer; begin clrscr; write('nhap 3 so=');readln(a,b,c); if a<b then a:=b else if a<c then a:=c; write('so lon nhat la ',a); readln End. ới chương trình này cũng chạy được song đáp số có lúc đúng, có lúc sai tuỳ thuộc vào lúc nhập giá trị a,b,c {nếu ta nhập thứ tự a=5,b=7,c=9. Thì sẽ cho ta kết quả số lớn nhất là 7. Vậy thì sai hoàn toàn} Do đó giáo viên cần giúp học sinh biết cách tìm lỗi thuật toán , sữa lỗi, điều chỉnh viết lại chương trình cũng là giúp hình thành kỹ năng lập trình quan trọng cho học sinh. Vậy với ví dụ trên để kết quả luôn đúng thì ta có thể viết lại chương trình Lần 2: Program tim_so; uses crt; var a,b,c,t:integer; begin clrscr; write('nhap 3 so=');readln(a,b,c); t:=a; if t<b then t:=b; if t<c then t:=c; write('so lon nhat la ',t); readln End. Nếu nhập: Lần nhập A B C Kết quả 1 5 4 7 7 2 5 7 9 9 3 9 3 5 9 2.2Kiểm tra: Có nhiều chương trình khó kiểm tra tính đúng đắn, nhất là chương trình tìm kiếm lời giải tối ưu. Vì chúng chưa biết kết qủa nào là đúng nhất. Vì vậy việc tìm lỗi rất là khó khăn. Trong quá trình chạy thử một chương trình ta cần lưu ý: - Nếu khởi đầu bằng bộ chương trình (test) nhỏ nhưng các giá trị đặc biệt (đây là dễ bị lỗi nhất). - Làm nhiều các bộ test nhưng phải đa dạng tránh lặp đi lặp lại các bộ test tương tự. - Nên kết thúc bằng các bộ test có kích thước lớn để kiểm tra tính chịu đựng của chương trình. 2.3 Thay đổi chương trình: Một chương trình đã viết xong, đã chạy thử tốt , giải quyết đúng bài toán mà ta mong muốn nhưng chưa có nghĩa là quá trình lập trình đã xong . Mà người lập trình muốn nó ở đây ta có thể sửa đổi nó theo một hướng khác mà nó có thể đáp ứng được một yêu cầu mới. Như phần tinh chế một chương trình là rất quan trọng cho việc sửa chữa chương trình cũ sang chương trình mới. III. HIỆU QUẢ ÁP DỤNG Sau khi áp dung các phương pháp trên cho học sinh các lớp khảo sát, tôi thu được kết quả tỉ lệ đạt như sau : LỚP CHƯA ĐƯA VÀO ĐƯA VÀO 8A1 15/30 29/30 8A2 12/29 25/29 8A3 17/29 24/29 Tỉ lệ học sinh nắm được ngôn ngữ lập trình đã tăng khi áp dụng các phương pháp trên. C. KẾT LUẬN I. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI ĐỐI VỚI CÔNG TÁC : Tóm lại lập trình là chương trình học khá mới mẻ đối với học sinh đặc biệt là học sinh lớp 8 Các bài toán đưa ra để xây dựng một chương trình chưa có gì lạ phức tạp. Bởi có nhiều bài hay thì học sinh lớp 8 chưa học đến. Cho nên giáo viên cần phải nắm chắc các phương pháp để truyền đạt, lựa chọn các bài hay lồng ghép vào các tiết học để tạo thêm sự hứng thú cho học sinh. Các phương pháp trên phần nào giúp học sinh tiếp cận vơi lập trình một cách dễ dàng hơn, và cũng tạo cho học sinh hứng thú hơn với môn tin học II. BÀI HỌC KINH NGHIỆM VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN III. ĐỀ XUẤT , KIẾN NGHỊ - Tôi mong ước rằng trong tương lai, phòng máy vi tính sẽ được mở rộng, đảm bảo số lượng máy tính tạo điều kiện cho các em học sinh được thực hành nhiều hơn. Vì có như vậy chất lượng dạy và học của giáo viên và học sinh mỗi ngày đạt chất lượng cao hơn. - Trên đây là một số biện pháp mà tôi đã áp dụng vào dạy tin học khối 8 nói chung và lập trình nói riêng. Tuy đã được đúc rút từ kinh nghiệm giảng dạy thực tế và đã cho kết quả khả quan. Nhưng trong quá trình thực hiện bài viết này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý bổ ích của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để bài viết được hoàn thiện hơn.