SKKN Các bước giải bài toán trên máy tính trong chương trình Tin học 8

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: “CÁC BƯỚC GIẢI BÀI TOÁN TRÊN MÁY TÍNH TRONG CHƯƠNG TRÌNH TIN HỌC 8” A. MỞ ĐẦU I. Đặt vấn đề 1. Thực trạng - Là một giáo viên tin học, một trong các mục tiêu khi dạy môn tin học trong nhà trường là nhằm giúp học sinh không chỉ biết soạn thảo mà còn phải có khả năng phân tích, tổng hợp, trừu tượng hoá, khái quát hoá vấn đề và đặc biệt là phát triển tư duy, sáng tạo. Vì thế mà trong bài viết này tôi sẽ hướng cho học sinh lớp 8 cách để trở thành một nhà lập trình thì cần phải nắm các bước cơ bản nào? - 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. Nhưng bằng những tâm huyết của mình và cũng như sự yêu thích của học sinh. Nhất là những năm gần đây nghành giáo dục có phát động phong trào giải toán trên mạng (Violympic) cũng như thành lập đội tuyển tham dự các kì thi “Tin học trẻ” được tổ chức quy mô hàng năm. Điều đó đã thúc đẩy tôi rất nhiều trong việc dạy học là làm sao giúp cho các em có sự đam mê học tập bộ môn tin học và phát triển tài năng của học sinh. 2. Ý nghĩa và tác dụng của đề tài - Đưa ra các bước giải bài toán trên máy vi tính trong chương trình môn Tin học 8 phù hợp nhất với học sinh. - Tạo cho học sinh rất hứng thú học môn Tin học nhất là tiết thực hành và rèn luyện cho học sinh tính tư duy, tính sáng tạo trong quá trình lập trình. 3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài - Học sinh khối 8 trường THCS An Tân, An Lão, Bình Định. II. Phương pháp tiến hành: 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn - Qua hai năm giảng dạy chương trình tin học lớp 8, tôi nhận thấy rằng kĩ năng giải bài toán trên máy tính của các em còn yếu. - Khi giải 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. - Trước khi thực hiện đề tài, tôi đã khảo sát học sinh khối 8 thông qua giờ dạy lý thuyết, dạy thực hành, kiểm tra bài cũ. Tổng hợp kết quả thu được: Tỷ lệ học sinh giỏi Tỷ lệ học sinh khá Tỷ lệ học sinh trung bình Tỷ lệ học sinh yếu Tỷ lệ học sinh kém 9.5% 20,5% 47,5% 18,5% 4 % 2. Các biện pháp tiến hành - Qua dự giờ và trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp. - Qua các tiết thực hành, tiết lý thuyết - Tham khảo tài liệu trên sách, báo, internet,… B. NỘI DUNG I. Mục tiêu Tìm ra những phương pháp, các bước giải bài toán 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. II. Mô tả giải pháp Phương pháp cơ bản giải các bài toán trong tin học không chỉ dùng để giải một bài toán cụ thể mà còn giải 1 lớp các bài toán cụ thể thuộc cùng một loại. Bài toán được cấu tạo từ hai yếu tố cơ bản: Thông tin vào (Input) và thông tin ra (Output). Phương pháp tổng quát để giải một bài toán bằng máy vi tính dựa trên ngôn ngữ pascal thì cần các bước : 1. Xác định bài toán. 2. Xây dựng thuật toán. 3. Viết chương trình. 4. Chạy thử, sửa đổi chương trình. 1. Xác định bài toán: * Khái niệm bài toán Trong quá trình học người học sinh hay bất kỳ một cá nhân nào luôn phải liên tục giải quyết các bài toán. Trong cuộc sống là 1 chuỗi các bài toán mà ta phải đối đầu giải quyết không một chút đơn giản mà nhiều lúc phải bực mình. Song đối với học sinh lớp 8 do chương trình học toán của các em chỉ mới đến giải phương trình bậc nhất là cao nhất. Nên việc đưa các lớp bài toán vào giải cho các em đang còn một phần nào bị hạn chế. Nhưng bất kỳ một bài toán nào thì chúng ta cũng đọc đề rồi xác định nó : A → B. Trong đó : - A là giả thiết : điều kiện ban đầu hoặc cái đã cho khi bắt đầu giải bài toán. - B là kết luận: mục tiêu cần đạt được hay cái phải tìm khi kết thúc bài toán . → Là suy luận: giải pháp cần xác định hay chuỗi các thao tác thực hiện từ A đến B. * Bài toán trên máy vi tính: Bài toán trên máy cũng mang đầy đủ các tính chất của bài toán tổng quát trên, nhưng nó lại được diễn đạt theo một cách khác. - A: là đưa thông tin vào (Input ) - B: là đưa thông tin ra (Output) - → : là chương trình tạo từ các lệnh cơ bản của máy tính cho phép biến đổi từ A đến B. * Một số ví dụ: Ví dụ 1: Tính diện tích hình chữ nhật. Ta cần xác định cho bài toán: + Thông tin vào: Chiều dài là cạnh a, chiều rộng là cạnh b + Thông tin ra: Kết quả diện tích khi đưa a,b vào + Các thông tin cần chế biến thông tin như: - Lần lượt đưa a,b vào ( cho a=3,b=4) - Áp dụng công thức tính diện tích hình chữ nhật: a*b - Kết quả in ra là 12. Ví dụ 2: Cho 2 số tự nhiên a, b .Tìm ước số chung lớn nhất của chúng. Các bước các định bài toán: + Xác định thông tin vào: hai số tự nhiên a, b + Xác định thông tin ra: số tự nhiên d thoả mãn: d là ước của a và d là ước của b d là số lớn nhất trong tập các ước chung của a, b + Xác định các thao tác chế biến thông tin Xây dựng hữu hạn các thao tác cho phép tính được d từ a và b. Nhập a =16 b= 24 -> d =8 Ví dụ 3: Tìm tất cả các số nguyên tố trong các số nguyên N được nhập vào từ bàn phím: + Xác định thông tin vào: Nhập số nguyên N + Xác định thông tin ra: Các số nguyên tố (chia hết cho nó và số 1) 2. Tìm thuật toán: Thuật toán là một quá trình gồm một dãy hữu hạn các thao tác đơn giản được sắp xếp theo một trình tự xác định sao cho theo đó từ Input của bài toán sẽ tìm ra được Output bài toán . Một bài toán ta có 4 cách thể hiện thuật toán: Các bước xác định bằng lời, lập sơ đồ khối, ngôn ngữ phỏng trình, dùng một ngôn ngữ lập trình (Pascal). Ví dụ: Tìm ước số chung lớn nhất của 2 số nguyên dương a,b . Ta có thể giải bằng các cách trên Cách 1: Các bước xác định bài toán bằng lời: - Bước 1: Nhập 2 số nguyên dương là a,b - Bước 2: So sánh giá trị a và b . Nếu a bằng b thì sang bước 3, ngược lại a khác b thì sang bước 4 - Bước 3: Tìm được ước số chung là a và kết thúc chương trình - Bước 4: Nếu a lớn hơn b thì ước số chung lớn nhất là a:=a-b và quay trở lại bước 2. Ngược lại ước số chung là b:=b-a và quay trở lại bước 2 Cách 2: Giải bài toán bằng sơ đồ - Có hình thoi  thể hiện các thao tác so sánh - Hình chữ nhật thể hiện các phép tính toán, các câu lệnh - Hình ôvan thể hiện bắt đầu và kết thúc - Các mũi tên quy định trình tự các thao tác Cách 3: Dùng ngôn ngữ phỏng trình Bắt đầu Nhập a, b Begin a, b a=b UCLN là a END a>b b:= b - a a:= b - a đúng đúng sai sai While a khác b IF a>b then thay a :=a -b Else thay b:=b-a; Kết thúc in ra USCLN (a,b) . Cách 4: Viết chương trình hoàn chỉnh (dùng ngôn ngữ pascal) PROGRAM USCLN; USES CRT; VAR a,b, :integer; BEGIN CLRSCR; WRITE('nhap 2 gia tri a,b=');READLN(a,b); WHILE a<>b DO IF a>b THEN a:=a –b else b:=b-a; WRITELN('uoc so chung lon nhat cua 2 so’,a:5); READLN END. 3. Viết chương trình: Lập trình là dùng ngôn ngữ máy vi tính cụ thể nào (ngôn ngữ Pascal) để diễn tả thuật toán, cấu trúc dữ liệu thành câu lệnh để máy tính có thể thực hiện được và giải quyết đúng bài toán mà người lập trình mong muốn. * Kỹ năng lập trình - Rèn luyện được cho học sinh kỹ năng cài đặt thành công các thuật toán bằng một ngôn ngữ lập trình. - Đã gọi là kỹ năng thì chỉ có thể có được thông qua rèn luyện tích cực. - Kinh nghiệm cho thấy một thuật toán do sắp đặt vụng về, lộn xộn thì khi chạy trên máy tính có thể cho kết qủa tồi tệ. * Phát triển chương trình bằng cách tinh chế từng bước Một bài toán ta có thể đưa ra nhiều cách giải khác nhau, song là một giáo viên thì chúng ta cần giúp học sinh viết chương trình làm sao người xem nhìn vào có thể dễ hiểu được bài toán đó là gì ? Do đó việc tinh chỉnh các bước cho bài toán trong máy tính là phương pháp khoa học, có hệ thống giúp ta phân tích các thuật toán và cấu trúc dữ liệu từ đó thành một chương trình . Muốn lập trình giỏi không phải chỉ cần nắm ngôn ngữ lập trình là đủ. Mà vấn đề cốt yếu là biết phương pháp phát triển dần dần để chuyển các ý tưởng ra thành chương trình hoàn chỉnh. * 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 a. Tinh chế lần 1 - 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 b. 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; c. 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. d. 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. e. 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: 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); [...]... được các tiêu chuẩn của một chương trình từ giúp bài toán có một kết quả tốt - Tính tin cậy: có một giải thuật đúng - Tính uyển chuyển: chương trình có thể sửa đổi - Tính trong sáng: dễ đọc, dễ hiểu - Tính hữu hiệu: chạy chương trình nhanh và tốn ít dung lượng bộ nhớ về không gian và thời gian Tóm lại: Quá trình xây dựng chương trình là một chuỗi các bước tinh chế Ở mỗi bước được phân ra nhiều công... người giải không sử dụng đúng cách giải thì một bài toán lại đi ngược lại và cho các kết quả khác nhau Điều đó chứng tỏ cho thấy người lập trình cần phải nắm được các bước giải bài toán trong lập trình - Bài toán cho kết quả sai là do nhiều nguyên nhân mà tôi đã trình bày ở phần trước như: + Chọn kiểu dữ liệu sai + Viết kết quả in ra ở dạng có quy cách và không quy cách + Phép gán sai ví dụ như bài toán. .. hành Để từ đó học sinh mới nhận thấy được ưu điểm của việc học chương trình này có lợi hơn ở điểm nào - Tóm lại đây là chương trình học khá mới mẻ, 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 Đồng thời cũng phối hợp chương trình toán đã học đến những phần... ra các ví dụ, bài tập để học sinh có thể nắm chắc lý thuyết cũng như thực hành trên máy tính dễ tiếp thu Và để từ đó các em rút ra được ưu điểm của các chương trình này so với cách tính tay ở chỗ nào Đề xuất: - 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. .. nêu trên, qua khảo sát thực tế của học sinh, tôi đã thấy chất lượng bộ môn đạt kết quả cao - Học sinh rất hứng thú học môn Tin học nhất là tiết thực hành - Rèn luyện cho học sinh tính tư duy, tính sáng tạo trong quá trình lập trình C KẾT LUẬN - Để đưa ra một phương pháp tối ưu cho một bài toán không đơn giản Bởi một bài toán chúng ta có thể đưa ra nhiều phương pháp giải khác nhau Song trong lập trình. .. 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 4.4 Thay đổi chương trình: Một chương trình đã viết xong, đã chạy thử tốt , giải quyết đúng bài toán. .. 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 4 Chạy Thử, thay đổi, kiểm tra chương trình: 4.1 Chạy thử: Một chương trình đã viết xong chưa chắc đã chạy được trên máy vi tính để cho kết quả mong muốn Ví du 1: Tìm số lớn nhất trong. .. Phép gán sai ví dụ như bài toán tính tổng ban đầu ta phải gán S:=0; nếu gán S:= 1; thì cho kết quả sai Hay Bài toán tính tích thì phép gán phải ngược trở lại ban đầu S:=1; - Vậy để giải quyết được bài toán trên máy tính điện tử sử dụng ngôn ngữ lập trình pascal nói chung và của lớp 8 nói riêng Để nâng cao chất lượng dạy học tin ở các trường thcs và là một giáo viên tin học tôi muốn nói rằng chúng ta... Phân loại lỗi và cách sửa lỗi: - Lỗi về thuật toán: Điều chỉnh lại thuật toán, thêm vị trí có thể, loại bỏ thuật toán sai, tìm thuật toán khác nghĩa là làm lại từ đầu Ví dụ 1: viết chương trình tính tổng S= 1 + 1 1 1 + + + 2 3 n (n được nhập vào từ bàn phím) Học sinh viết chương trình khai báo biến S thuộc kiểu dữ liệu nguyên (Integer) thì chương trình sẽ không thực hiện được phép toán tính tổng Do vậy... 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 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 . phương pháp, các bước giải bài toán 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. NGHIỆM ĐỀ TÀI: “CÁC BƯỚC GIẢI BÀI TOÁN TRÊN MÁY TÍNH TRONG CHƯƠNG TRÌNH TIN HỌC 8 A. MỞ ĐẦU I. Đặt vấn đề 1. Thực trạng - Là một giáo viên tin học, một trong các mục tiêu khi dạy môn tin học trong nhà. giảng dạy chương trình tin học lớp 8, tôi nhận thấy rằng kĩ năng giải bài toán trên máy tính của các em còn yếu. - Khi giải bài toán trên máy học sinh chỉ quan tâm đến công thức để tính toán ra