VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC PHÂN HÓA VÀO DẠY HỌC CÁC CHIẾN LƯỢC THIẾT KẾ THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH GIỎI

2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu và đề xuất phương pháp dạy học phân hóa vào dạy học các thuật giải nâng cao hướng đến học sinh giỏi. 3. Đối tượng nghiên cứu Áp dụng phương pháp dạy học phân hóa vào dạy các chiến lược thiết kế thuật toán cho học sinh chuyên Tin tại trường THPT Chuyên Thăng Long Đà Lạt. 4. Giả thiết khoa học Nếu áp dụng phương pháp dạy học phân hóa vào dạy các chiến lược thiết kế thuật toán một cách thích hợp thì chất lượng học tập của học sinh và hiệu quả giảng dạy của giáo viên được nâng cao. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý luận phương pháp dạy học phân hóa. Khảo sát thực trạng giảng dạy của giáo viên và học tập của học sinh tại Trường THPT Chuyên Thăng Long – Đà Lạt khi áp dụng các phương pháp dạy học hiện tại vào giảng dạy các thuật giải nâng cao. Đề xuất phương pháp dạy học phân hóa vào dạy học chuyên đề “Các chiến lược thiết kế thuật toán” cho học sinh Trường THPT Chuyên Thăng Long – Đà Lạt và thực nghiệm sư phạm.

MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Luật giáo dục nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam quy định: “Mục tiêu giáo dục đào tạo người Việt Nam phát triển toàn diện, có đạo đức, tri thức, sức khoẻ, thẩm mỹ nghề nghiệp, trung thành với lý tưởng độc lập dân tộc chủ nghĩa xã hội; hình thành bồi dưỡng nhân cách, phẩm chất lực công dân, đáp ứng yêu cầu nghiệp xây dựng bảo vệ Tổ quốc” (Luật Giáo dục 2005, chương I, điều 2) “Mục tiêu giáo dục phổ thông giúp học sinh phát triển toàn diện đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẫm mỹ kỹ bản, phát triển lực cá nhân, tính động sáng tạo, hình thành nhân cách người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách trách nhiệm công dân; chuẩn bị cho học sinh tiếp tục học lên vào sống lao động, tham gia xây dựng bảo vệ tổ quốc” (Luật Giáo dục 2005, chương II, điều 27) Từ quy định phản ánh nhu cầu đổi phương pháp giảng dạy nhằm đào tạo người với đầy đủ lực, trình độ, phẩm chất để tham gia lao động đáp ứng nhu cầu xã hội sau nhiệm vụ quan ngành giáo dục Trường THPT Chuyên việc dạy học thông thường nhằm đảm bảo kiến thức chung bên cạnh có nhiệm vụ phát bồi dưỡng mũi nhọn góp phần đào tạo lực lượng học sinh có trình độ tốt đáp ứng nhu cầu xã hội ngày Một nội dung quan trọng chương trình chuyên Tin học trường THPT Chuyên góp phần giúp học sinh có kỹ lập trình chiến lược thiết kế thuật toán Tuy nhiên, thực tế cho thấy chất lượng dạy học nội dung chuyên đề thuật giải nâng cao THPT Chuyên hạn chế, giao viên chưa kết hợp phương pháp giảng dạy nhằm nâng cao khả tư thuật giải học sinh, chưa hình thành trình liên hệ ngược kết kiểm tra học sinh với kết mong đợi giáo viên, học sinh thụ động, thiếu tính tự giác, tích cực, chủ động sáng tạo trình học tập rèn luyện nên dẫn đến việc chiếm lĩnh tri thức mới, kĩ lập trình chưa nâng cao, việc giảng dạy giáo viên học tập học sinh gặp nhiều khó khăn Hiện trường phổ thông, quan điểm phân hoá dạy học chưa quan tâm mức Giáo viên chưa trang bị đầy đủ hiểu biết kỹ dạy học phân hóa, chưa thực coi trọng yêu cầu phân hoá dạy học Đa số học tiến hành đồng loạt áp dụng cho đối tượng học sinh, câu hỏi tập đưa cho đối tượng học sinh có chung mức độ khó - dễ Do không phát huy tối đa lực cá nhân học sinh, chưa kích thích tính tích cực, chủ động, sáng tạo học sinh việc chiễm lĩnh tri thức, dẫn đến chất lượng dạy không cao, chưa đáp ứng mục tiêu giáo dục Vấn đề dạy học cho học sinh nhận quan tâm thích đáng giáo viên, hoạt động nhận thức tích cực phù hợp với lực phát triển hết khả vấn đề cần quan tâm Chủ đề kiến thức chuyên đề “ Các chiến lược thiết kế thuật toán” chuyên đề khó học sinh chuyên THPT Phân phối chương trình chuyên đề “Các chiến lược thiết kế thuật toán” thời gian nên việc nắm vững lí thuyết vận dụng vào làm tập học sinh khó khăn Nhiều học sinh gặp không lúng tung làm tập Nếu dạy tiến hành đồng loạt, áp dụng cho đối tượng học sinh có nhiều học sinh yếu không nắm kiến thức kỹ Dạy học phân hóa đường, cách khắc phục hạn chế Chính lý chọn đề tài: “VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC PHÂN HÓA VÀO DẠY HỌC CÁC CHIẾN LƯỢC THIẾT KẾ THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH GIỎI” 2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu đề xuất phương pháp dạy học phân hóa vào dạy học thuật giải nâng cao hướng đến học sinh giỏi Đối tượng nghiên cứu Áp dụng phương pháp dạy học phân hóa vào dạy chiến lược thiết kế thuật toán cho học sinh chuyên Tin trường THPT Chuyên Thăng Long - Đà Lạt Giả thiết khoa học Nếu áp dụng phương pháp dạy học phân hóa vào dạy chiến lược thiết kế thuật toán cách thích hợp chất lượng học tập học sinh hiệu giảng dạy giáo viên nâng cao Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lý luận phương pháp dạy học phân hóa - Khảo sát thực trạng giảng dạy giáo viên học tập học sinh Trường THPT Chuyên Thăng Long – Đà Lạt áp dụng phương pháp dạy học vào giảng dạy thuật giải nâng cao - Đề xuất phương pháp dạy học phân hóa vào dạy học chuyên đề “Các chiến lược thiết kế thuật toán” cho học sinh Trường THPT Chuyên Thăng Long – Đà Lạt thực nghiệm sư phạm Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận Tìm hiểu, phân tích, tổng hợp tài liệu có liên quan đến đề tài nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn a) Phương pháp quan sát Tiến hành dự lên lớp giáo viên quan sát việc áp dụng phương pháp dạy học vào nội dung chuyên đề lược thiết kế thuật toán trường THPT Chuyên Thăng Long – Đà Lạt nhằm tìm hiểu học hỏi kinh nghiệm, đồng thời phát thuận lợi khó khăn trình dạy học lập trình cho HS b) Phương pháp đàm thoại Trao đổi với giáo viên phương pháp giảng dạy nhằm nâng cao kĩ lập trình nội dung chuyên đề lược thiết kế thuật toán cho học sinh, tăng hiệu việc học tập, rút thuận lợi khó khăn thực c) Phương pháp thực nghiệm sư phạm Thực soạn lên lớp có sử dụng phương pháp dạy học phân hóa vào nội dung chuyên đề lược thiết kế thuật toán Kiểm tra tính đắn giả thuyết khoa học tính khả thi phương pháp dạy học đề xuất NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Sơ lược phương pháp dạy học môn Tin học 1.1.1 Khái niệm phương pháp dạy học Phương pháp thường hiểu đường, cách thức để đạt mục tiêu định Phương pháp dạy học liên hệ với trình dạy học, việc dạy (hoạt động giao lưu thầy) điều khiển việc học (hoạt động giao lưu trò) Hình ảnh khái quát hoạt động giao lưu thể cách thức làm việc thầy trình dạy học Phương pháp dạy học cách thức hoạt động giao lưu thầy gây nên hoạt động giao lưu cần thiết trò nhằm đạt mục tiêu dạy học 1.1.2 Nhu cầu định hướng đổi phương pháp dạy học Luật giáo dục nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam quy định: “Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư sáng tạo người học; bồi dưỡng lực tự học, lòng say mê học tập ý chí vươn lên” (Luật giáo dục 1998, chương I, điều 4) “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư sáng tạo học sinh; phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập học sinh” (Luật giáo dục 2005, chương II, mục 2, điều 28) PPDH cần hướng vào việc tổ chức cho người học học tập hoạt động hoạt động tự giác, tích cực, chủ động sáng tạo 1.1.3 Những thành tố sở phương pháp dạy học Mối liên hệ nội dung dạy học với hoạt động cho thấy nội dung dạy học liên hệ với hoạt động định mà ta khai thác để tổ chức trình dạy học cách hiệu Những hoạt động coi tương thích với nội dung cho trước Xuất phát từ nội dung dạy học, ta cần phát hoạt động tương thích với nội dung đó, vào mục tiêu dạy học mà lựa chọn để tập luyện cho học sinh số hoạt động phát Việc phân tách hoạt động thành hoạt động thành phần giúp ta tổ chức cho học sinh tiến hành hoạt động với độ phức hợp vừa sức họ Trong hoạt động, kết đạt mức lại tiền đề để tập luyện đạt kết cao Do cần phân bậc hoạt động theo mức độ khác làm sở cho việc đạo trình dạy học Như quan điểm hoạt động phương pháp dạy học thể tư tưởng chủ đạo sau đây: - Cho học sinh thực tập luyện hoạt động hoạt động thành phần tương thích với nội dung mục tiêu dạy học; - Gợi động cho hoạt động học tập; - Dẫn dắt học sinh kiến tạo tri thức, đặc biệt tri thức phương pháp phương tiện kết hoạt động; - Phân bậc hoạt động làm điều khiển trình dạy học Những tư tưởng chủ đạo giúp thầy giáo điều khiển trình học tập học sinh Muốn điều khiển phải đo đại lượng ra, so sánh với mẫu yêu cầu cần thiết phải có điều chỉnh Trong dạy học, việc đo so sánh vào hoạt động học sinh Việc điều chỉnh thực nhờ tri thức, có tri thức phương pháp, dựa vào phân bậc hoạt động Những tư tưởng chủ đạo hướng vào việc tập luyện cho học sinh hoạt động hoạt động thành phần, gợi động hoạt động, kiến tạo tri thức mà đặc biệt tri thức phương pháp, phân bậc hoạt động thành tố sở PPDH Sau này, ngắn gọn, ta gọi thành tố sở phương pháp dạy học là: - Hoạt động hoạt động thành phần; - Động hoạt động; - Tri thức hoạt động; - Phân bậc hoạt động 1.1.3.1 Hoạt động hoạt động thành phần Nội dung tư tưởng chủ đạo cho học sinh thực tập luyện hoạt động hoạt động thành phần tương thích với nội dung mục tiêu dạy học Tư tưởng cụ thể hoá sau 1.1.3.1.1 Phát hoạt động tương thích với nội dung Mỗi nội dung dạy học liên hệ với hoạt động định Đó trước hết hoạt động tiến hành trình lịch sử hình thành ứng dụng tri thức bao hàm nội dung này, hoạt động để người học kiến tạo ứng dụng tri thức nội dung Trong trình dạy học, ta phải kể tới hoạt động có tác dụng củng cố tri thức, rèn luyện kĩ hình thành thái độ Từ đó, hoạt động người học gọi tương thích với nội dung dạy học có tác động góp phần kiến tạo củng cố, ứng dụng tri thức bao hàm nội dung rèn luyện kĩ năng, hình thành thái độ có liên quan (Mặc dù “ứng dụng” tri thức diễn hình thức “củng cố”, có tác động tới toàn việc học tri thức đó, câu “ứng dụng” phát biểu tách để nhấn mạnh) Với nội dung dạy học, ta cần phát hoạt động tương thích với nội dung Việc phát hoạt động tương thích với nội dung phần quan trọng vào hiểu biết hoạt động nhằm lĩnh hội dạng nội dung khác nhau: khái niệm, câu lệnh hay phương pháp, đường khác để lĩnh hội dạng nội dung, chẳng hạn đường quy nạp hay suy diễn để xây dựng khái niệm, đường tuý suy diễn hay có pha suy đoán để học tập câu lệnh Trong việc phát hoạt động tương thích với nội dung, ta cần ý xem xét dạng hoạt động khác bình diện khác Những dạng hoạt động sau cần đặc biệt ý: - Nhận dạng thể hiện, - Những hoạt động Tin học phức hợp, - Những hoạt động trí tuệ phổ biến Tin học, - Những hoạt động trí tuệ chung; - Những hoạt động ngôn ngữ 1.1.3.1.2 Phân tích hoạt động thành thành phần Trong trình hoạt động, nhiều hoạt động xuất thành phần hoạt động khác Phân tích hoạt động thành hoạt động thành phần biết cách tiến hành hoạt động toàn bộ, nhờ vừa quan tâm rèn luyện cho học sinh hoạt động toàn vừa ý cho họ tập luyện tách riêng hoạt động thành phần khó quan trọng cần thiết Khi dạy câu lệnh cần cho học sinh tiến hành tách hoạt động toàn câu lệnh thành hoạt động thành phần 1.1.3.1.3 Lựa chọn hoạt động dựa vào mục tiêu Mỗi nội dung thường tiềm tàng nhiều hoạt động Tuy nhiên khuyến khích tất hoạt động sa vào tình trạng dàn trải, làm cho học sinh thêm rối ren Để khắc phục tình trạng này, cần sàng lọc hoạt động phát để tập trung vào số mục tiêu định Việc tập trung vào mục tiêu vào tầm quan trọng mục tiêu việc thực mục tiêu lại, khoa học, kĩ thuật đời sống, vào tiềm vai trò nội dung tương ứng việc thực mục tiêu (có thể cân nhắc đối chiếu với nội dung khác) 1.1.3.1.4 Tập trung vào hoạt động tin học Trong lựa chọn hoạt động, để đảm bảo tương thích hoạt động mục tiêu dạy học, ta cần nắm chức phương tiện chức mục tiêu hoạt động mối liên hệ hai chức Trong môn Tin, nhiều hoạt động xuất trước hết phương tiện để đạt yêu cầu tin học: kiến tạo tri thức, rèn luyện kĩ tin học Một số hoạt động bật lên tầm quan trọng chúng Tin học, môn học khác thực tế việc thực thành thạo hoạt động trở thành mục tiêu dạy học 1.1.3.2 Động hoạt động Việc học tập tự giác, tích cực, chủ động sáng tạo đòi hỏi học sinh phải có ý thức mục tiêu đặt tạo động lực bên thúc đẩy thân họ hoạt động để đạt mục tiêu Điều thực dạy học không đơn giản việc nêu rõ mục tiêu mà quan trọng gợi động Gợi động làm cho học sinh có ý thức ý nghĩa hoạt động đối tượng hoạt động Gợi động nhằm làm cho mục tiêu sư phạm biến thành mục tiêu cá nhân học sinh, vào bài, đặt vấn đề cách hình thức Gợi động việc làm ngắn ngủi lúc bắt đầu dạy tri thức (thường học), mà phải xuyên suốt trình dạy học Vì phân biệt gợi động mở đầu, gợi động trung gian gợi động kết thúc Sau cách gợi động xuất phát từ nội dung môn Tin học theo giai đoạn động 1.1.3.3 Tri thức hoạt động Nội dung tư tưởng chủ đạo là: Dẫn dắt học sinh kiến tạo tri thức, đặc biệt tri thức phương pháp, phương tiện kết hoạt động Tri thức vừa điều kiện vừa kết hoạt động 1.1.3.4 Phân bậc hoạt động Nội dung tư tưởng chủ đạo là: Phân bậc hoạt động làm cho việc điều khiển trình dạy học Một điều quan trọng dạy học phải xác định mức độ yêu cầu thể hoạt động mà học sinh phải đạt đạt vào lúc cuối hay thời điểm trung gian 1.1.3.4.1 Những phân bậc hoạt động Việc phân bậc hoạt động dựa vào sau: a) Sự phức tạp đối tượng hoạt động Đối tượng hoạt động phức tạp hoạt động khú thực Vì dựa vào phức tạp đối tượng để phân bậc hoạt động b) Sự trừu tượng, khái quát đối tượng Đối tượng hoạt động trừu tượng, khái quát có nghĩa yêu cầu thực hoạt động cao Cho nên coi mức độ trừu tượng, khái quát đối tượng để phân bậc hoạt động c) Nội dung hoạt động Nội dung hoạt động chủ yếu tri thức liên quan tới hoạt động điều kiện khác hoạt động Nội dung hoạt động gia tăng hoạt động khó thực hiện, nội dung phân bậc hoạt động d) Sự phức hợp hoạt động Ta biết hoạt động phức hợp bao gồm nhiều hoạt động thành phần Gia tăng thành phần có nghĩa nâng cao yêu cầu hoạt động e) Chất lượng hoạt động Chất lượng hoạt động, thường tính độc lập độ thành thạo, lấy làm để phân bậc hoạt động g) Phối hợp nhiều phương diện làm phân bậc hoạt động Sự phân bậc hoạt động ví dụ vào phương diện tách biệt Đương nhiên xem xét đồng thời nhiều phương diện khác làm phân bậc hoạt động 1.1.3.4.2 Điều khiển trình học tập dựa vào phân bậc hoạt động Người giáo viên cần biết lợi dụng phân bậc hoạt động để điều khiển trình học tập, chủ yếu theo hướng sau: a) Chính xác hóa mục tiêu Nếu không dựa vào phân bậc hoạt động người ta thường đề mục tiêu dạy học cách chung Sự xác hóa yêu cầu ghi rõ chương trình, giáo viên tự đề xuất vào mục tiêu quy định điều kiện hoàn cảnh cụ thể b) Tuần tự nâng cao yêu cầu Người ta dựa vào phân bậc hoạt động để nâng cao 10 - Biết sử dụng mô hình quay lui để thiết kế thuật toán cho số toán cụ thể thực tế b Nội dung: - Bài 1: Cho xâu S (độ dài ≤ 10) gồm ký tự ‘A’ đến ‘Z’ (đôi khác nhau) Hãy liệt kê tất hoán vị khác xâu S - Bài 2: Một ba lô chứa khối lượng w Có n (n ≤ 20) đồ vật đánh số từ 1, 2, …, n Đồ vật i có khối lượng a i có giá trị ci Cần chọn đồ vật cho vào ba lô để tổng giá trị đồ vật lớn mà không vượt trọng lượng ba lô - Bài 3: Cho số nguyên dương n (n ≤ 10), liệt kê tất cách khác đặt n dấu ngoặc mở n dấu ngoặc đóng đắn? NGOAC.INP NGOAC.OUT ((( ))), (( )( )), (( ))( ), ( )(( )), ( )( )( ) c Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN Đối HOẠT ĐỘNG CỦA tượng HỌC SINH Chia nhóm dựa theo trình độ HS:(6 nhóm theo trình độ) nhóm HSTB phân tích 1, nhóm HS phân tích 2, nhóm HSG phân tích Chiếu nội dung toán - Yêu cầu HS thảo luận nội dung HSTB giao theo nhóm - Đọc đề, làm việc theo nhóm Quan sát, nhắc nhở gợi ý kịp thời - Đối với 1: + Cho ví dụ xâu ký tự mà HSTB - Theo dõi ký tự đôi khác + Đưa vể toán liệt kê chỉnh hợp HSTB - Lắng nghe, thảo luận không lặp chập k tập n số{1, 2, , n} + Lưu ý: làm để xuất nghiệm xâu ký tự không dãy số - Đối với 2: HS - Thảo luận + Vét hêt khả - Lắng nghe, + Làm để chọn phương - Thảo luận án có tổng giá trị lớn nhất? -Đối với 3: HSG + Cách kiểm tra biểu thức ngoặc - Nghe , Thảo luận sau: từ đầu xâu cuối xâu, gặp kí tự ‘(‘ tăng biến đếm, gặp kí tự ‘)’ giảm biến đếm + Vậy biểu thức ngoặc biến đếm có giá trị nào? - Thảo luận: biến đếm vị trí không âm cuối biến đếm Hoạt động 2: Báo cáo kết thảo luận(25 phút) a Mục tiêu: - Xây dựng thuật toán nhóm - Hiểu thuật toán nhóm khác b Nội dung: Bài 1: - Gọi n độ dài xâu S - Ta đưa toán liệt kê chỉnh hợp không lặp chập k n phần tử (từ tới n) với k = n - Khi ghi hoán vị ghi kí tự tương ứng với vị trí xâu S Bài 2: - Dùng mô hình đệ quy sinh tất xâu nhị phân độ dài n, - Mỗi dãy nhị phân tương ứng với cách chọn đồ vật, số thứ i tức vật thứ i chọn - Với dãy nhị phân, kiểm tra tổng khối lượng vật chọn thõa mãn điều kiện ≤ w từ chọn phương án có tổng giá trị lớn Bài 3: - Sinh tất xâu nhị phân độ dài 2n - Với xâu nhị phân độ dài 2n, thay kí tự ‘0’ ‘(’ kí tự ‘1’ ‘)’ - Tiến hành kiểm tra xem xâu có phải biểu thức ngoặc không? Nếu đưa biểu thức ngoặc - Hàm kiểm tra sau: từ đầu xâu cuối xâu, trì biến đếm số lượng dấu mở ngoặc trừ số lượng dấu đóng ngoặc tính từ trái sang phải đến vị trí (khởi tạo ban đầu 0), gặp kí tự ‘(‘ tăng biến đếm, gặp kí tự ‘)’ giảm biến đếm Một biểu thức ngoặc biến đếm vị trí không âm cuối biến đếm c Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN Thuật toán 1: - Nhận xét đến kết Thuật toán 2: Đối HOẠT ĐỘNG CỦA tượng -nhóm HỌC SINH - Báo cáo đồng thời viết HSTB1 đoạn code -nhóm - Nhận xét, góp ý HSTB2 -nhóm - Báo cáo đồng thời viết HS khá1 đoạn code -nhóm - Nhận xét đến kết Thuật toán 3: - Nhận xét, góp ý HS khá2 -nhóm - Báo cáo đồng thời viết HSG1 đoạn code -nhóm - Nhận xét đến kết HSG2 - Nhận xét, góp ý Hoạt động 3: Cài đặt chương trình (hoạt động cá nhân 10 phút) a Mục tiêu: - Kiểm chứng thuật toán - Củng cố thuật toán quay lui - Rèn kỹ lập trình b Nội dung: - Thuật toán quay lui liệt kê dãy nhị phân độ dài n - Viết chương trình liệt kê dãy nhị phân độ dài n thuật toán quay lui c Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN Quan sát lớp hướng dẫn, sửa lỗi cho số HSTB Củng cố bài: Đối tượng -HS HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Cài đặt chương trình máy Một số lưu ý giải toán liệt kê cấu hình thuật toán quay lui: - Mô hình thuật toán quay lui - Độ dài cấu hình nghiệm - Tập giá trị dùng để gán giá trị cho phần tử cấu hình nghiệm Câu hỏi tập nhà: - Cho tập sau: Bài 1: Liệt kê tất tập tập {1, 2, …, n} Bài 2: Liệt kê tập k phần tử tập S = {1, 2, …, n} Bài 3: Nhập vào danh sách tên n người, liệt kê tất cách chọn k người số n người Yêu cầu: HSG làm 3; HS làm 3; HSTB làm - Đọc trước: IV/ Rút kinh nghiệm: Tiết: Ngày soạn: § QUY HOẠCH ĐỘNG I MỤC TIÊU, YÊU CẦU: Kiến thức: - Biết nguyên lí tối ưu, đặc trưng toán giải thuật toán quy hoạch động, đặc trưng thuật toán quy hoạch động - Phân biệt giống khác thuật toán quy hoạch động đệ quy - Hiểu bước cần thực xây dựng thuật toán quy hoạch động - Hiểu khái niệm bản: sở, bảng phương án, công thức truy hồi, truy vết để tìm nghiệm Kĩ năng: - Nhận biết toán cụ thể giải quy hoạch động hay không - Xây dựng thuật toán quy hoạch động để giải toán cụ thể II PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN: Phương pháp: Kết hợp phương pháp giảng dạy như: truyền thống, vấn đáp Phương tiện: - Vở ghi lý thuyết - Đồ dùng dạy học: - Máy tính máy chiếu - Sách Tài liệu giáo khoa chuyên Tin - Sách tham khảo (nếu có) III TIẾN TRÌNH LÊN LỚP, NỘI DUNG BÀI GIẢNG: Ổn định lớp: Yêu cầu lớp trưởng báo cáo sĩ số Kiểm tra cũ gợi động học: Giới thiệu học Bài giảng, nội dung giảng: Hoạt động 1: Đặt vấn đề (5 phút) a Mục tiêu: - Giới thiệu phương pháp thiết kế thuật toán cho toán tối ưu phương pháp quy hoạch động - Phân biệt giống khác thuật toán quy hoạch động đệ quy b Nội dung: Bài toán: Đếm số cách phân tích số Cho số nguyên dương n, cho biết có cách phân tích số n thành tổng số nguyên dương, cách phân tích hoán vị tính cách c Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN Đối HOẠT ĐỘNG CỦA tượng HỌC SINH Chiếu nội dung toán ? Nêu thuật toán giải toán HSTB - Suy nghĩ trả lời => đưa toán liệt kê tất cách phân tích số n thành tổng số nguyên dương phương pháp quay lui đồng thời đếm số cách phân tích ? nhận xét: HS - số cách phân tích tương => với thuật toán trên, ta giải đối lớn, phương pháp liệt kê toán với liệu n ≤ 30, với giá quay lui tỏ trị m n chậm Vậy để giải toán với liệu lớn hơn, ta tính số cách phân tích mà không cần phải liệt kê tất cách phân tích Đó nội dung hôm ta tìm hiểu: Phương pháp quy hoạch động Hoạt động 2: Tìm hiểu toán giải thuật toán quy hoạch động (10 phút) a Mục tiêu: - Biết nguyên lí tối ưu, đặc trưng toán giải thuật toán quy hoạch động, đặc trưng thuật toán quy hoạch động b Nội dung: - Nguyên lí tối ưu Bellman - Các đặt trưng toán giải thuật toán quy hoạch động - Phân biệt giống khác thuật toán quy hoạch động đệ quy c Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN Đối HOẠT ĐỘNG CỦA tượng HỌC SINH Hs thảo luận trả lời1 số câu hỏi định hướng: Nguyên lí tối ưu Bellman - Đọc tài liệu, trả lời HSTB => “Dãy tối ưu định trình định nhiều giai đoạn có thuộc tính dù trạng thái định ban đầu nào, định lại phải tạo thành cách giải tối ưu không phụ thuộc vào trạng thái sinh từ HS - Tham khảo tài liệu, trả lời định ban đầu” Bài toán tối ưu có tính chất sau: + Bài toán phân rã thành toán đồng dạng, toán phân rã thành - Đọc tài liệu, trả lời toán nhỏ + Lời giải tối ưu toán sử dụng để tìm lời giải tối ưu toán lớn HSG Suy nghĩ, trả lời + Hai toán trình phân rã có chung số toán khác Các đặt trưng tuật toán quy hoạch động: - Quy hoạch động việc giải tất toán nhỏ (bài toán sở) Suy nghĩ, trả lời để từ bước giải toán lớn giải HSG toán lớn (bài toán ban đầu) - Ý tưởng phương pháp quy hoạch động tránh tính toán lại toán xét, ? Khác thuật toán quy hoạch động đệ quy => Cùng với tính chất thứ chế lưu trữ nghiệm hay phần nghiệm toán giải xong nhằm mục đích sử dụng lại mà phương pháp quy hoạch động hạn chế thao tác thừa trình tính toán Do tiết kiệm nhớ cải thiện tốc độ Hoạt động 3: Tìm hiểu thuật toán quy hoạch động (10 phút) a Mục tiêu: - Hiểu bước cần thực xây dựng thuật toán quy hoạch động - Hiểu khái niệm bản: toán sở, bảng phương án, công thứ truy hồi, truy vêt để tìm nghiệm b Nội dung: - Các khái niệm bản: toán sở, bảng phương án, công thứ truy hồi, truy vêt để tìm nghiệm - Các bước cần thực xây dựng thuật toán: Bước 1: Thông số hóa toán lập công thức truy hồi Bước 2: Tổ chức liệu chương trình Bước 3: Truy vết, tìm nghiệm toán dựa vào bảng phương án c Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN Tìm hiểu khái niệm bản: Đối tượng HS HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Đọc tài liệu Chiếu nội dung bước cần thực xây dựng chương trình - Nghe ghi chép Hoạt động 4: Vận dụng 15 phút (làm việc theo nhóm) a Mục tiêu: - Vận dụng thuận toán quy hoạch động để giải toán đếm số cách phân tích số b Nội dung: Cho số nguyên dương n, cho biết có cách phân tích số n thành tổng số nguyên dương, cách phân tích hoán vị tính cách c Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA Đối GIÁO VIÊN tượng Chiếu toán: Đếm số cách phân tích HSTB HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH số n Yêu cầu: HS phân tích số - Đọc đề phân tích số ? Nhận xét giá trị số - suy nghĩ, thảo luận cách phân tích số HSTB => ? Tìm cách thông số hóa toán, thông - thảo luận trả lời qua gợi ý sau: - Các đại lượng liên quan? => Hàm mục tiêu, số phân tích, số 1, …, số phân tích Vậy kết toán: f[n,n] Củng cố bài: (5 phút) - Cách nhận biết toán giải quy hoạch động - Các bước giải toán quy hoạch động Câu hỏi tập nhà: - Chuẩn bị tập: Tìm dãy liên tiếp có tổng lớn dãy số nguyên Cho dãy số nguyên a1 , …, an (0 < n < 10.000), tìm dãy có tổng lớn dãy số Yêu cầu đưa tổng lớn số đầu cuối dãy tìm IV/ Rút kinh nghiệm: Tiết Ngày soạn:20/03/2013 KIỂM TRA 90 PHÚT I/ Mục tiêu cần đánh giá - Đánh giá khả tiếp thu kiến thức chuyên đề thiết kế thuật toán: quay lui quy hoạch động II/ Mục đích, yêu cầu đề: 1/Kiến thức: - Biết cách xác định dạng toán thuộc lớp toán - Bài toán liệt kê cấu hình toán tối ưu 2/Kĩ năng: - Đọc hiểu vấn đề - Xây dựng thuật toán để giải toán cụ thể - Cài đặt chương trình III/ Ma trận đề: Nội dung Biết Hiểu Vận dụng mức thấp Vận dụng mức cao IV/ Nội dung đề: Quay lui Bài (2 đ) Bài (2 đ) Quy hoạch động Bài 2a (1 đ) Bài 2b (3 đ) Bài 2c (1 đ) Bài 2c (1 đ) Bài 1: Farmer (4 điểm) Một người có N mảnh đất M dải đất Các mảnh đất coi tứ giác dải đất coi đường thẳng Dọc theo dải đất ông ta trồng bách, dải đất thứ i có bách Ông ta trồng bách viền mảnh đất, mảnh đất thứ j có b j bách Cả mảnh đất dải đất, xen bách ông ta trồng ôliu Ông ta cho trai chọn mảnh đất dải đất tuỳ ý với điều kiện tổng số bách không vượt Q Người trai phải chọn để có nhiều ôliu (loài mà thích) Yêu cầu: Lập trình giải toán với 50% test có n, m ≤ 20 Bài 2: Nhảy (6 điểm) Hiếm có thuộc hệ 9x lại chưa chơi trò chơi điện tử Trong nhiều trò chơi, nhân vật phải nhảy từ trái sang phải theo bậc thang lơ lững không trung Xét trường hợp nhân vật nhảy sang bậc thang bên cạnh bên phải (bước nhảy loại I) hay nhảy cách bậc bậc thang sang phải (bước nhảy loại II) Nếu khoảng cách tới mặt đất bậc thang từ trái sang phải tương ứng là y1, y2 y3, bước nhảy loại I đòi hỏi phí lượng | y2-y1|, lượng cho bước nhảy loại II ×|y3-y1| Đoạn đường phải vượt qua có n bậc thang, bậc thứ i lơ lửng độ cao số nguyên yi (0 ≤ yi ≤ 30000, i = + n, 1≤ n ≤ 30000) Để giữ sức thực công việc khác, người chơi phải tìm cách vượt qua đoạn đường với chi phí lượng nhỏ Ban đầu người chơi đứng mặt đất Yêu cầu: Cho n yi (i = 1…n) Hãy xác định chi phí lượng nhỏ vượt qua đoạn đường Input: Từ tệp văn JUMP.INP - Dòng đầu: chứa số nguyên n - Dòng thứ 2: chứa n số nguyên y1, y2, …, yn Output: Tệp văn JUMP.OUT Một số nguyên chi phí lượng nhỏ JUMP.INP JUMP.OUT 152 a, Hãy xác định lớp thuật toán giải b, Trình bày thuật toán c, Lập trình giải toán V/ HƯỚNG DẪN CHẤM Bài 1: Dễ thấy mảnh đất thứ i có ôliu dải đất thứ j có bj–1 ôliu Coi mảnh đất dải đất “đồ vật”, đồ vật thứ k có khối lượng w k giá trị vk (nếu k mảnh đất i wk=vk=ai, k dải đất j wk = bj, vk = bj–1) Ta cần chọn “đồ vật”, cho tổng “khối lượng” chúng không vượt Q tổng “giá trị” lớn Đây toán xếp balô Bài : a, Xác định lớp thuật toán : (1 điểm) - Đây toán quy hoạch động - Dấu hiệu nhận biết : + Lời giải xây dựng theo kiểu kéo dài bước + Ở bước : cần lựa chọn tối ưu b, Thuật toán : (3 điểm) - Gọi Fm chi phí nhỏ nhảy tới bậc thang thứ i Fc1 chi phí nhỏ nhảy tới bậc thang thứ i-1 Fc2 chi phí nhỏ nhảy tới bậc thang thứ i-2 - Nếu có Fm, Fc1 ta dễ dàng tính chi phí nhỏ để tới bậc thang thứ i+1 : * Fc2 = Fc1 * Fc1 = Fm * Fm= min(Fc1+|yi+1 – yi|, Fc2 + × |yi+1 – yi-1|) - Bài toán sở : Fc1 = 0, Fm = y1, y0 = - Việc tính Fm thực n-1 lần (i = đến n) - Các biến : FC1, Fc2, Fm kiểu longint - Kết cần tìm : Fm c, Lập trình (2 điểm) VI/ Thống kê kết : Lớp >=8 VII/ Rút kinh nghiệm : >=6.5 >=5 [...]... sinh giỏi các cấp và đào tạo nguồn nhân lực có tri thức đáp ứng yêu cầu của thực tế là nhiệm vụ quang trọng của các trường THPT Chuyên Do đó, phương pháp dạy học phân hóa sẽ thích hợp cho giáo viên trong việc đảm bảo chất lượng dạy “đại trà” và đào tạo “mũi nhọn” 21 Chương 2: DẠY HỌC CÁC CHIẾN LƯỢC THIẾT KẾ THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH GIỎI BẰNG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC PHÂN HÓA 2.1 Nội dung dạy học các chiến lược. .. tích cực hóa hoạt động của học sinh trong học tập Một khả năng dạy học phân hóa thường dùng là phân hóa nội tại, tức là dạy học phân hóa trong nội bộ một lớp học thống nhất, chưa sử dụng hình thức tổ chức phân hóa bên ngoài như nhóm ngoại khóa, giáo trình tự chọn, lớp chuyên, phân ban v.v… Sự phân bậc hoạt động có thể được lợi dụng để thực hiện dạy học phân hóa nội tại theo cách cho những học sinh thuộc... hợp tìm nghiệm của bài toán lớn?” 2.2 Áp dụng phương pháp dạy học phân hóa vào dạy các chiến lược quay lui vét cạn và qui hoạch động 2.2.1 Tổ chức những pha phân hóa trên lớp 2.2.1.1 Điều khiển phân hóa của giáo viên trong quá trình dạy học Căn cứ vào việc tổ chức những pha phân hóa trên lớp mà GV có những hoạt động điều khiển phân hóa trong quá trình dạy học, GV có thể định ra các yêu cầu khác nhau... bài tập ở nhà; - Chuẩn bị cho bài sau về mặt tri thức, dụng cụ v.v 1.2 Phương pháp dạy học phân hóa trong môn Tin học Dạy học phân hoá là một cách thức dạy học đòi hỏi phải tổ chức, tiến hành các hoạt động dạy học dựa trên những khác biệt của người học về năng lực, nhu cầu nhận thức, các điều kiện học tập nhằm tạo ra những kết quả học tập và sự phát 13 triển tốt nhất cho người học, đảm bảo công bằng... gần nhất d) Dạy học phân hóa Sự phân bậc hoạt động cũng tạo khả năng thực hiện dạy học phân hóa Dạy học phân hóa xuất phát từ sự biện chứng của thống nhất và phân hóa, từ yêu cầu đảm bảo thực hiện mục tiêu chung cho toàn thể học sinh, đồng thời khuyến khích phát triển tối đa những khả năng của từng cá nhân Trong dạy học phân hóa, người thầy giáo cần tính tới những đặc điểm của cá nhân học sinh, chú ý... Chia để trị là một phương pháp thiết kế giải thuật cho các bài toán mang bản chất đệ qui: Ðể giải một bài toán kích thước n, ta chia bài toán đã cho thành một số bài toán con đồng dạng có kích thước nhỏ hơn Giải các bài toán con này rồi tổng hợp kết quả lại để được lời giải của bài toán ban đầu Ðối với các bài toán con, chúng ta lại sử dụng kĩ thuật chia để trị để có được các bài toán kích thước nhỏ... trình học của môn chuyên tin sẽ như thế nào, nên phần đông các em gặp khó khăn trong học tập Về phần GV, đa số vẫn sử dụng các phương pháp dạy học truyền thống để truyền thụ kiến thức cho HS Do đó với khối lượng kiến thức khổng lồ và thời lượng không đủ để chuyển tải kiến thức làm cho cả GV và HS đều cảm thấy quá nặng nề 20 Kết luận chương I Dạy học phân hóa là phương pháp dạy học dựa trên sự phân hóa. .. chức được vì số lượng học sinh đăng ký môn Tin chỉ thường từ 1 đến 3 học sinh Vì vậy, nhà trường thường xét tuyển học sinh không đủ điểm đầu vào của các môn chuyên tự nhiên khác nhưng có nguyện vọng 2 là môn Tin Do đó, lực học của học sinh lớp 10 chuyên tin rất yếu so với học sinh các lớp chuyên tự nhiên khác Mặc dù số học sinh này có đăng ký nguyện vọng vào lớp chuyên tin nhưng các em cũng không thật... nhóm học sinh giỏi tin và lớp phổ thông chuyên tin 1.2.3.1 Nhóm học sinh giỏi tin Nhóm học sinh giỏi tin gồm những học sinh cùng một lớp hoặc cùng một khối lớp, có khả năng về tin, yêu thích môn Tin và tự nguyện xin bồi dưỡng nâng cao về môn này Để đảm bảo học sinh không học lệch, nhóm không nên nhận những học sinh kém môn khác, dù rằng thành tích về môn Tin có thể cao 17 Về mặt ngoại khoá Tin học, ... bài toán Tìm đường đi dài nhất Ký hi.ệu (i)m×n là lưới kích thước m×n với các ô vàng có giá trị bằng i, các ô màu tím có giá trị bằng -1 Kết luận Vấn đề chính trong sử dụng phương pháp vét cạn để giải toán là liệt kê các ứng viên Một phương pháp hay được sử dụng là thiết lập cây biểu diễn không gian ứng viên rồi áp dụng một thủ tục duyệt cây để liệt kê các ứng viên Bài viết đã đưa 30 ra một phương pháp ... theo dừi hc sinh Hai hc sinh cựng t mt im s nh cú th c thy ỏnh giỏ khỏc Mc tiờu kim tra v ỏnh giỏ khụng phi ch ch cho hc sinh mt im s iu quan trng l qua ú phi phõn tớch kt qu, cho hc sinh thy ch... trỡnh xut phỏt cho nhng HS yu kộm chun b cho bi hc sau v riờng nhng bi nõng cao cho hc sinh gii - Phõn hoỏ yờu cu v mt tớnh c lp: Bi cho HS khỏ gii ũi hi t nhiu, t sỏng to Bi cho HS yu kộm cha... hc c tin hnh ng lot ỏp dng nh cho mi i tng hc sinh, cỏc cõu hi bi a cho mi i tng hc sinh u cú chung mt mc khú - d Do ú khụng phỏt huy c ti a nng lc cỏ nhõn ca hc sinh, cha kớch thớch c tớnh tớch