DẠY HỌC TINH CHẾ THUẬT TOÁN ĐỂ PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH LỚP 10

Bởi vậy việc rèn luyện tư duy thuật toán cho HS phổ thông là một nội dung hết sức cần thiết cho người dạy Tin học để dễ dàng tiếp cận và truyền thụ tri thức lập trình đến các đối tượng H

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI



LÊ NGUYÊN DI

DẠY HỌC TINH CHẾ THUẬT TOÁN

ĐỂ PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT TOÁN

CHO HỌC SINH LỚP 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Hà Nội, năm 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI



LÊ NGUYÊN DI

Đề tài:

DẠY HỌC TINH CHẾ THUẬT TOÁN ĐỂ PHÁT TRIỂN TƯ

DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH LỚP 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

- Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học Tin học

- Mã số chuyên ngành : 60.14.01.11

Người hướng dẫn khoa học : PGS TS HỒ CẨM HÀ

Hà Nội, năm 2014

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn trường Đại học Sư phạm Hà Nội, phòng sau đại học, khoa công nghệ thông tin, cùng quý thầy cô giáo đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn Sở GD&ĐT tỉnh Lâm Đồng, Ban giám hiệu trường THPT Hùng Vương – Đơn Dương đã quan tâm, chỉ đạo và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian qua

Đặc biệt, tác giả xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới

PGS.TS Hồ Cẩm Hà – Người hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo

ân cần trong quá trình nghiên cứu, hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn các GV tin học trong tỉnh Lâm Đồng, tập thể HS khối 10 trường THPT Hùng Vương, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã động viên về tinh thần, giúp đỡ, đóng góp ý kiến, cung cấp thông tin cho tác giả trong quá trình khảo sát, học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Mặc đã hết sức cố gắng nhưng luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự góp ý, phê bình, chỉ bảo của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp

Hà Nội, tháng 10 năm 2014

Tác giả

Lê Nguyên Di

Mẫu 1 Phiếu trưng cầu ý kiến (dành cho GV)

Mẫu 2 Phiếu trưng cầu ý kiến (dành cho HS)

Mẫu 3 Giáo án 1: Bài toán và thuật toán (tiết 1)

Mẫu 4 Giáo án 2: Bài toán và thuật toán (tiết 2)

Mẫu 5 Giáo án 3: Bài toán và thuật toán (tiết 3)

Mẫu 6 Giáo án 4: Bài toán và thuật toán (tiết 4)

Mẫu 7 Đề kiểm tra 15 phút

Mẫu 8 Đề kiểm tra 45 phút

Mục lục

MỞ ĐẦU

1 Lý do lựa chọn đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

5 Giả thuyết khoa học 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Cấu trúc luận văn 4

NỘI DUNG LUẬN VĂN CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN 1.1 Cơ sở lí luận dạy học Tin học 5

1.1.1 Cơ sở Triết học 5

1.1.2 Cơ sở Tâm lí 6

1.1.3 Cơ sở lí luận giáo dục và lí luận dạy học đại cương 9

1.1.4 Đặc thù của bộ môn 10

1.1.5 Logic học 11

1.1.6 Cơ sở thực tiễn 11

1.1.7 Cơ sở phương pháp luận về dạy học tích cực 12

1.2 Quan điểm về tư duy 14

1.2.1 Khái niệm, đặc điểm và phân loại 14

1.2.1.1 Khái niệm về tư duy 14

1.2.1.2 Đặc điểm của tư duy 14

1.2.1.3 Phân loại tư duy 16

1.2.2 Các thao tác tư duy 17

1.2.2.1 Phân tích – tổng hợp 17

1.2.2.3 Trừu tượng hóa và khái quát hóa 18

1.2.3 Các hình thức tư duy 19

1.2.3.1 Khái niệm 19

1.2.3.2 Phán đoán 20

1.2.3.3 Suy luận 21

1.2.4 Vấn đề phát triển tư duy trong dạy học 21

1.3 Quan điểm về thuật toán và tư duy thuật toán 23

1.3.1 Khái niệm thuật toán 23

1.3.1.1 Bài toán 23

1.3.1.2 Thuật toán 23

1.3.2 Tư duy thuật toán 24

1.3.2.1 Những vấn đề chung 24

1.3.2.2 Đặc điểm của tư duy thuật toán 25

1.3.2.3 Các cấp độ tư duy thuật toán 25

1.3.2.4 Sự cần thiết phải rèn luyện và phát triển tư duy thuật toán 26

1.4 Một số phương pháp dạy học tích cực 27

1.4.1 Những nhược điểm của phương pháp dạy học truyền thống 27

1.4.2 Định hướng đổi mới phương pháp dạy học 28

1.4.3 Phương pháp dạy học tích cực 29

1.4.3.1 Phương pháp dạy học tích cực là gì? 29

a Thế nào là tính tích cực học tập? 29

b Phương pháp dạy học tích cực 30

1.4.3.2 Một số phương pháp dạy học tích cực 30

a Phương pháp vấn đáp 30

b Phương pháp đặt và giải quyết vấn đề 31

c Phương pháp hoạt động nhóm 33

d Phương pháp đóng vai 34

e Phương pháp động não 35

1.5 Sử dụng những thành tố cơ sở 36

1.5.1 Hoạt động và hoạt động thành phần 36

1.5.2 Động cơ hoạt động 36

1.5.3 Tri thức trong hoạt động 37

1.5.4 Phân bậc hoạt động 37

1.6 Thực trạng giảng dạy thuật toán và rèn luyện tư duy thuật toán 38

1.7 Kĩ thuật tinh chế trong dạy thuật toán ở trường phổ thông 39

1.8 Mối liên hệ giữa kĩ thuật tinh chế với các phương pháp dạy học tích cực 45

TỔNG KẾT CHƯƠNG I 47

CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH THÔNG QUA VẬN DỤNG KĨ THUẬT TINH CHẾ THUẬT TOÁN VÀO DẠY HỌC TIN HỌC LỚP 10 2.1 Nội dung thuật toán trong môn Tin học lớp 10 48

2.2 Tư tưởng “làm mịn dần” trong dạy học thuật toán Tin học 10 50

2.3 Vận dụng kĩ thuật tinh chế trong dạy học thuật toán 53

2.2.1 Lượt đồ chung 53

2.2.2 Dạy các thuật toán trong phần “Bài toán và thuật toán” 56

2.2.2.1 Bài toán tìm giá trị lớn nhất của một dãy số nguyên 56

2.2.2.2 Bài toán sắp xếp 59

2.2.2.3 Bài toán tìm kiếm tuần tự 64

2.2.2.3 Bài toán tìm kiếm nhị phân 66

TỔNG KẾT CHƯƠNG 2 73

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 Mục tiêu thực nghiệm sư phạm 74

3.2 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 74

3.4 Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm 75

3.5 Kết quả thực nghiệm sư phạm 77

3.5.1 Đánh giá định lượng 77

3.5.2 Đánh giá định tính 79

TỔNG KẾT CHƯƠNG 3 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1 Kết quả đạt được: 84

2 Hướng phát triển của đề tài 85

3 Kiến nghị và đề xuất 85

Tài liệu tham khảo 86

MỞ ĐẦU

1 Lý do lựa chọn đề tài

Trong nội dung chương trình Tin học ở THPT, dạy thuật toán (khái niệm thuật toán, biểu diễn thuật toán, chuyển giao thuật toán cho máy tính giải quyết một bài toán) là một trong những nội dung cơ bản và quan trọng Rèn luyện tư duy thuật toán là một trong những mục tiêu chính khi giảng dạy những nội dung nói trên Tư duy thuật toán cần thiết cho một công dân đạt trình độ học vấn phổ thông

Qua thực tế giảng dạy, có thể thấy giáo viên (GV) và học sinh (HS) gặp nhiều khó khăn trong việc dạy và học thuật toán Môn học mới, kiến thức trừu tượng Đa số GV sử dụng phương pháp dạy học (PPDH) truyền thống và còn lúng túng trong trình bày, diễn đạt ý đồ bài dạy nên HS khó tiếp thu kiến thức

GV thiếu linh động trong liên hệ thực tế Cách diễn đạt thuật toán và ví dụ còn đơn giản và vắn tắt, đồng thời giải thích một cách chung chung Kiến thức của bài trong sách giáo khoa (SGK) được truyền tải đến HS một cách cứng nhắc, rập khuôn, chưa thể hiện được hết ý đồ của người viết sách nên khi dạy kiến thức còn hời hợt GV chưa đưa ra được giải pháp trong dạy học rèn luyện tư duy thuật toán để kích thích quá trình tự rèn luyện tư duy trong học tập thuật toán của HS

Hiện nay việc dạy học nội dung thuật toán ở THPT hầu như chưa đạt được mục đích rèn luyện tư duy thuật toán cho HS mà chỉ là cho HS biết được thuật toán đó diễn đạt như thế nào và cách thực thi thuật toán bằng tưởng tượng

mà không dùng đến máy tính như thế nào

Trong khi đó nội dung dạy học bài toán và thuật toán ở lớp 10 theo phân phối chương trình chỉ có ở những khoảng thời gian đầu của học kỳ I và HS chỉ

rèn luyện tư duy thuật toán sẽ gặp rất nhiều khó khăn cho GV khi dạy học lập trình ở lớp 11 vì HS phần lớn quên hết những thuật toán đã học

Tinh chế là một phương pháp đặc trưng của quá trình tư duy trong xây dựng và chuyển giao thuật toán cho người khác và cho máy tính có thể thực hiện được

Bởi vậy việc rèn luyện tư duy thuật toán cho HS phổ thông là một nội dung hết sức cần thiết cho người dạy Tin học để dễ dàng tiếp cận và truyền thụ tri thức lập trình đến các đối tượng HS, đồng thời xây dựng cho HS một phương pháp tiếp thu tri thức lập trình một cách dễ dàng hơn, khoa học hơn và hứng thú hơn trong học tập bộ môn

Vì lý do trên, qua học tập nghiên cứu cũng như được sự định hướng của các thầy cô trong quá trình học tập về PPDH, tôi đã chọn đề tài “DẠY HỌC TINH CHẾ THUẬT TOÁN ĐỂ PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH LỚP 10” với mong muốn đề xuất một phương pháp rèn luyện tư duy thuật toán hiệu quả

2 Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu phương pháp luận trong dạy học tinh chế thuật toán

- Vận dụng phương pháp luận kết hợp với các PPDH tích cực vào thiết kế bài giảng để dạy các thuật toán cho HS phổ thông

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Thuật toán và tư duy thuật toán

- Các PPDH tích cực

- Nội dung chương trình Tin học lớp 10 phần “Bài toán và thuật toán”

- Các bài soạn giảng về thuật toán đã được trình bày

- Kết quả giảng dạy thuật toán lớp 10 trong hai năm gần đây

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu các PPDHtích cực

- Đánh giá tình hình giảng dạy và rèn luyện tư duy thuật toán ở THPT

- Tìm hiểucác quan điểm về tư duy và rèn luyện tư duy thuật toán

- Tìm hiểu quan điểm dạy học tinh chế trong dạy thuật toán nhằm phát triển tư duy thuật toán cho HS

- Triển khai quan điểm này cho các bài giảng thuật toán ở lớp 10

- Thực nghiệm đánh giá phương pháp đã triển khai

5 Giả thuyết khoa học

Dạy học vận dụng phương pháp luận về tinh chế thuật toán cho HS phổ thông nhằm:

- Tạo điều kiện tốt để HS tiếp thu kiến thức, rèn luyện kĩ năng Tin học

- Thúc đẩy sự phát triển các thao tác trí tuệ (như: phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa, ) cũng như những phẩm chất trí tuệ (như: tính linh hoạt, tính độc lập, tính sáng tạo)

- Giúp HS hình dung được quá trình tự động hóa diễn ra trong những lĩnh vực khác nhau của con người, trong đó có lĩnh vực xử lý thông tin Điều này làm cho HS thích nghi với xã hội tự động hóa, góp phần làm giảm ngăn cách giữa nhà trường và xã hội

Phương pháp luận về tinh chế thuật toán được vận dụng vào dạy học phần

“Bài toán và thuật toán” ở chương trình Tin học lớp 10, tôi tin chắc rằng HS sẽ được rèn luyện tốt hơn về tư duy thuật toán và tạo điều kiện học tập phần lập trình tốt hơn nhiều so với việc giảng dạy như hiện nay

6 Phương pháp nghiên cứu

a Nghiên cứu lí luận:

- Đọc và nghiên cứu tài liệu: Các PPDH không truyền thống ở bộ môn Tin học, tài liệu tham khảo về PPDH hiện đại, tài liệu thuật toán, tài liệu Internet, các bài báo về dạy học vận dụng tinh chế vào rèn luyện tư duy thuật toán

- Tham khảo ý kiến chuyên gia và đồng nghiệp về kinh nghiệm giảng dạy

bộ môn

b Nghiên cứu thực nghiệm:

Thống kê kết quả sau khảo sát và thực nghiệm qua các lớp giảng dạy (thực nghiệm giảng dạy 2 lớp 10 ban khoa học tự nhiên (KHTN) và 2 lớp 10 ban

cơ bản, kết hợp với khảo sát bằng phiếu thăm dò ở các lớp do các đồng nghiệp cùng và khác cơ quan giảng dạy lớp 10)

7 Cấu trúc luận văn

Mở đầu

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2 Phát triển tư duy thuật toán cho học sinh thông qua vận dụng kĩ thuật

tinh chế thuật toán vào dạy học Tin học lớp 10

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

Kết luận và kiến nghị

Phụ lục

NỘI DUNG LUẬN VĂN CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN

1.1 Cơ sở lí luận dạy học Tin học

1.1.1 Cơ sở Triết học

Quá trình dạy học là một quá trình nhận thức có sự điều khiển Do đó việc

tổ chức hoạt động nhận thức trong quá trình dạy học học phải dựa trên cơ sở của

lí luận nhận thức mà Triết học đã xây dựng nên Một trong những thành tựu quan trọng của triết học về nhận thức đã được nêu lên thành quy luật: “từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, rồi từ tư duy trừu tượng trở về với thực tiễn” mà Lê nin đã tổng kết Từ đó, vận dụng vào quá trình dạy học để xây dựng nên những nguyên tắc cơ bản mà chúng ta phải tôn trọng

Trong dạy học Tin học ta còn dựa vào thế giới quan và những quy luật biện chứng, vì vậy những luận đề Triết học duy vật biện chứng là cơ sở của khoa học Tin học cũng như của lí luận dạy học Tin học Nó cung cấp cho ta phương pháp nghiên cứu đúng dắn: xem xét những hiện tượng giáo dục trong quá trình phát triển và trong mối liên hệ phụ thuộc lẫn nhau, trong sự mâu thuẫn thống nhất, phát hiện những sự biến đổi số lượng dẫn tới những biến đổi chất lượng v.v Việc áp dụng các hình thức dạy học như khám phá, kiến tạo, phân bậc, trừu tượng, khái quát hoá, phân tích, tương tự, tổng hợp được sử dụng nhằm khuyến khích, phát triển tư duy cho người học Các hình thức này dẫn người học đi từ hoạt động này đến hoạt động khác (phân bậc hoạt động), tiếp cận tri thức từ tổng thể, khái quát đến cụ thể, chi tiết (tinh chế) hay ngược lại để người học có thể luôn linh động, chủ động tìm tòi các giải pháp tiếp nhận tri thức Điều này phù hợp với quy luật chuyển hóa giữa chất và lượng trong Triết học Quy luật của Triết học về sự thay đổi chất dẫn đến thay đổi về lượng và ngược lại lượng thay

Như vậy, Triết học duy vật biện chứng là cơ sở phương pháp luận của các khoa học, Triết học duy vật biện chứng đã đưa ra lập luận, cơ sở đúng đắn trong việc nhận thức chân lý khách quan Triết học cũng giúp nghiên cứu, tìm hiểu các hiện tượng trong quá trình phát triển, trong các mối liên hệ của những sự biến đổi về lượng dẫn đến biến đổi về chất Do đó giảng dạy là một bộ phận của khoa học nên cũng chịu sự ảnh hưởng của Triết học

Triết học duy vật biện chứng đề cập đến quy luật mâu thuẫn tức là quy luật thống nhất và đấu tranh giữa các mặt đối lập Đây là hạt nhân của phép biện chứng, nó vạch ra nguồn gốc bên trong sự vận động và phát triển bên trong của

sự vật hiện tượng Tính mâu thuẫn nảy sinh sẽ thúc đẩy sự phát triển: tạo ra sự mâu thuẫn sẽ nảy sinh các nhu cầu tri thức Phát triển tư duy thuật toán cho người học bằng dạy học tinh chế giúp người học tiếp cận một bài toán mới, có thể chưa biết cách giải cụ thể, qua các bước: quan sát, suy luận, tính toán, kiểm tra (các bước này có thể lặp đi lặp lại nếu cần thiết) Trong các bước quan sát và

lí luận có việc quan sát các tương quan trong bài toán, làm thử các trường hợp riêng, dựa vào các trường hợp riêng để đưa ra các giả thuyết liên quan rồi xét các giả thuyết đó, biến đổi để đơn giản hóa thuật toán, đưa về các dạng mô tả quen thuộc hơn để dễ giải hơn Nếu thuật toán là vấn đề lớn, phức tạp thì phải

chia để trị, tức là làm sao chia nó ra thành các bước nhỏ hơn, giải quyết từng

bước đó dẽ dàng hơn là giải quyết toàn bộ vấn đề Ví dụ: Khi một đối tượng người học được chuyển giao một vấn đề để tiếp cận, hiểu hay viết thuật toán, khi

đó đối tượng được chuyển giao có thể không viết đúng ngay được thuật toán Người học sẽ phải suy nghĩ, phân tích và chia vấn đề thành các đích nhỏ hơn nhằm giải quyết dần các mâu thuẫn

1.1.2 Cơ sở Tâm lí

Sản phẩm chính của Tâm lí học là những quy luật cơ bản của hoạt động thần kinh cao cấp, là những quy luật của khoa học tư duy, của lý thuyết nhận

thức thế giới của con người, nhất là thế hệ trẻ Những quy luật này cũng là cơ sở

để xây dựng những nguyên tắc của quá trình dạy học PPDH Tin học phải dựa vào những thành tựu của Tâm lí học, đặc biệt là tâm lí học trẻ em, Tâm lí học phát triển và Tâm lí học học tập để xác định mục đích yêu cầu, nội dung và PPDH Tin học ở từng lớp, từng cấp

Tâm lý học cho thấy sự khác biệt trong tiếp cận dạy học theo định hướng người thầy và tiếp cận dạy học theo định hướng người học Dạy học dựa vào người học sẽ giúp người học xác định vấn đề có thực trong cuộc sống, tìm kiếm tài liệu, nguồn lực để giải quyết vấn đề, người thầy chỉ đóng vai trò hướng dẫn, giúp đỡ nhằm huy động sự cố gắng, điều chỉnh hoạt động và người học trở thành chủ thể trong quá trình nhận thức

Kĩ thuật tinh chế tiếp cận làm mịn dần thuật toán là thích hợp cho cách dạy học rèn luyện và bồi dưỡng tư duy thuật toán cho HS ở mọi trình độ, và có những đòi hỏi, đánh giá nhất định đối với từng cấp độ của tư duy thuật toán

Lý thuyết về “vùng phát triển gần nhất” (The Zone of Proximal Development) của Vygotsky là vùng được giới hạn giữa trình độ phát triển thực

sự của người học được xác định bởi khả năng giải quyết vấn đề một cách độc lập

và trình độ phát triển tiềm năng được xác định bởi khả năng giải quyết vấn đề với sự hướng dẫn, trợ giúp hay hợp tác của người khác

Vùng HS có thể làm VPTGN

Vùng HS không thể làm

Vygotsky cho rằng vai trò của giáo dục là giúp cho HS có những trải nghiệm trong vùng phát triển gần nhất (VPTGN) của mình Do đó sẽ khuyến khích và nâng cao khả năng học tập cá nhân của mỗi HS (Berk & Winsler, trang 24) Khi đó thì vùng phát triển gần nhất sẽ được mở rộng ra phía vùng HS có thể làm được, tức là đảm bảo tính vừa sức trong tiếp cận tri thức của HS

Ngoài VPTGN có thể là vùng mà HS có thể dễ dàng thực hiện các nhiệm

vụ học tập của mình hoặc cũng có thể là vùng mà HS không thể thực hiện được nhiệm vụ học tập của mình ngay cả khi có sự trợ giúp của người khác

Dạy học tinh chế có định hướng nhằm biến VPTGN của người học thành vùng hiện tại Tính logic trong dạy học tinh chế ở các phiên bản được làm mịn dần phải luôn đảm bảo tính đúng đắn và vừa sức nhằm kích thích người học tích cực động não tư duy nhằm đạt được mục tiêu cuối cùng của bài học VD: khi HS đưa ra được thuật toán tổng quát giải một bài toán nào đó, tuy nhiên thuật toán đưa ra là chưa rõ ràng cần phân tích thêm, sau khi được định hướng hoặc tự suy nghĩ ra một phiên bản khác của thuật toán chi tiết hơn một chút tức là lúc đó HS

đã tiến được một bước gần hơn đến mục tiêu giải quyết bài toán hay nói cách khác là đã đưa được một phần VPTGN của mình thành vùng hiện tại và tiếp tục như vậy cho đến khi đạt được các đích cuối cùng là thuật giải hoàn chỉnh của bài toán

Vùng HS có thể làm VPTGN

Vùng HS không thể làm

1.1.3 Cơ sở lí luận giáo dục và lí luận dạy học đại cương

Dạy học Tin học vừa có nhiệm vụ truyền thụ tri thức Tin học, vừa có nhiệm

vụ giáo dục đạo đức tư tưởng cho HS Quá trình dạy học môn Tin học là một bộ phận của quá trình giáo dục nói chung, chịu sự chi phối của các quy luật giáo dục nói chung Lí luận dạy học Tin học cần phải vận dụng những thành tựu, những kết quả nghiên cứu của Giáo dục học và lí luận dạy học đại cương ở nước

ta và trên thế giới, lấy đó làm cơ sở để vạch ra những hình thức tổ chức nhận thức, những cách thức lựa chọn phương tiện và phương pháp cho dạy học Tin học

Giáo dục là một quá trình (có mở đầu, diễn biến, kết thúc) hay được hiểu là một hoạt động (chủ thể và đối tượng hoạt động) Kết quả của quá trình giáo dục hay của hoạt động giáo dục trước hết là sự biến đổi nhân cách của người được

giáo dục Như vậy thì mục đích giáo dục là sự dự kiến trước kết quả của hoạt

động giáo dục Kết quả của hoạt động giáo dục chính là nhân cách của người

được giáo dục Vì vậy có thể hiểu mục đích giáo dục là mô hình nhân cách của

con người (người học) mà giáo dục cần đào tạo nhằm đáp ứng yêu cầu của xã

hội trong một giai đọan lịch sử cụ thể

[20] Mục tiêu đào tạo của nhà trường phổ thông Việt Nam hiện nay là hình thành những cơ sở ban đầu và trọng yếu của con người mới phát triển toàn diện phù hợp với yêu cầu và điều kiện, hoàn cảnh của đất nước

Luật giáo dục nước ta quy định:”Mục tiêu giáo dục là đào tạo con người

Việt Nam phát triển toàn diện, có đạo đức, tri thức, sức khỏe, thẩm mĩ và nghề nghiệp, trung thành với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội; hình thành va bồi dưỡng nhân cách, phẩm chất và năng lực của công dân, đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp xây dựng và bảo vệ tổ quốc.” (Luật giáo dục 2005,

chương I, điều 2)

“Mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp HS phát triển toàn diện về đạo

đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mĩ và các kĩ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân; chuẩn bị HS tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc sống lao động, tham gia xây dựng và bảo vệ tổ quốc.”

(Luật Giáo dục 2005, Chương II, mục 2 điều 27)

1.1.4 Đặc thù của bộ môn

Lí luận dạy học Tin học trở thành một lĩnh vực của khoa học giáo dục, mang những đặc trưng riêng biệt so với lí luận dạy học các môn học khác, khi

nó dựa vào đặc trưng của khoa học Tin học Các đặc trưng đó là:

- Thực hành trên máy tính là bắt buộc và là một cấu thành của bài giảng lý thuyết

- Nhiều kiến thức và bài học được diễn đạt thông qua các bước thực hành

và thao tác cụ thể trên máy tính

- Kiến thức môn học gắn liền với công nghệ và thay đổi rất nhanh

- Môi trường thực hành rất đa dạng và không thống nhất

- Là một môn học mới chưa có nhiều kinh nghiệm và về lí luận cũng như thực tế cho việc giảng dạy trong nhà trường phổ thông Tin học là một ngành công nghệ khá mới mẻ đối với Việt Nam và phát triển rất nhanh trên thế giới

Do đó dạy học Tin học phải bám sát nội dung của Tin học, phải phản ánh vào nhà trường những tri thức và phương pháp phổ thông, cơ sở trong những thành tựu Tin học của nhân loại, sắp xếp chúng thành một hệ thống đảm bảo tính khoa học, tính tư tưởng, tính thực tiễn và tính sư phạm phù hợp với điều kiện, hoàn cảnh của đất nước, đáp ứng yêu cầu của cách mạng khoa học công nghệ ngày nay

đề Kĩ thuật tinh chế không phải là nhu cầu nội tại của dạy học thuật toán tức là không bắt buộc phải vận dụng tinh chế vào dạy học thuật toán, tuy nhiên việc dạy học thuật toán theo hướng tiếp cận bằng kĩ thuật tinh chế cũng là nhằm đạt được mục tiêu nội tại của người học Kĩ thuật này cũng sử dụng các PPDH tích cực để hướng người học đạt được mục tiêu bài học Các phiên bản tinh chế sau phải đảm bảo không làm thay đổi ý nghĩa của phiên bản ban đầu của thuật toán

mà “làm mịn” hơn thao tác mà phiên bản trước đó và làm cho thuật toán dần trở

nên dễ hiểu, dễ thực hiện hơn và giúp người học nâng cao hơn kĩ năng tư duy thuật toán

1.1.6 Cơ sở thực tiễn

Lí luận dạy học Tin học đang mới mẻ nhưng đứng trước một thực tiễn phát triển nhanh chóng của khoa học Tin học trên thế giới, một điều kiện kinh tế còn mới bắt đầu phát triển của đất nước Việc giảng dạy Tin học trong trường phổ thông còn gặp nhiều khó khăn về chương trình, về trang thiết bị cho phòng học

bộ môn, về đội ngũ GV Tin học Đó chính là những cơ sở để các nhà quản lí giáo dục, các chuyên gia sư phạm Tin học hoạch định những hình thức tổ chức, lựa chọn phương pháp cho dạy học Tin học

1.1.7 Cơ sở phương pháp luận về dạy học tích cực

Phép biện chứng duy vật là cơ sở phương pháp luận cho mọi ngành khoa học, trong đó có lí luận dạy học Tin học bởi nó khái quát hóa những sự kiện từ tất cả các khoa học và trên cơ sở đó phát hiện ra những quy luật phát triển của tự nhiên, xã hội và tư duy Phép biện chứng quyết định những quan điểm xuất phát, chiến lược nghiên cứu, quyết định việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu và giải thích kết quả Trong nghiên cứu lí luận dạy học Tin học cần vận dụng được những tư tưởng cơ bản của phương pháp duy vật biện chứng như đã trình bày ở

mục 1.1

Chẳng hạn muốn nghiên cứu việc phát triển năng lực khái quát hóa cho HS thông qua môn Tin học, ta không xem xét năng lực này một cách độc lập mà phải nghiên cứu nó trong mối liên hệ chặt chẽ với các năng lực trí tuệ khác như phân tích, tổng hợp, so sánh, tương tự hoá, trừu tượng hoá, với những đặc điểm nhân cách khác nữa như kiến thức, phẩm chất, v.v đồng thời cần nghiên cứu năng lực này trong quá trình vận động, phát triển từ thấp đến cao

Chúng ta biết rằng quá trình dạy học là một quá trình điều khiển hoạt động giao lưu của HS nhằm thực hiện những mục đích dạy học Còn học tập là một quá trình xử lý thông tin Quá trình này có các chức năng: đưa thông tin vào, ghi nhớ thông tin, biến đổi thông tin, đưa thông tin ra và điều phối HS thực hiện các chức năng này bằng những hoạt động của mình Thông qua hoạt động thúc đẩy sự phát triển về trí tuệ ở HS làm cho HS học tập tự giác, tích cực

Xuất phát từ một nội dung dạy học ta cần phát hiện những hoạt động liên

hệ với nó rồi căn cứ vào mục đích dạy học mà lựa chọn để tập luyện cho HS một

số trong những hoạt động đã phát hiện Việc phân tích một hoạt động thành những hoạt động thành phần giúp ta tổ chức cho HS tiến hành những hoạt động với độ phức hợp vừa sức họ

Việc tiến hành hoạt động nhiều khi đòi hỏi những tri thức nhất định, đặc biệt là tri thức phương pháp Những tri thức này lại là kết quả của một quá trình hoạt động khác Trong hoạt động, kết quả rèn luyện được ở một mức độ nào đó

có thể lại là tiền đề để tập luyện và đạt kết quả cao hơn Do đó cần phân bậc những hoạt động theo những mức độ khác nhau làm cơ sở cho việc chỉ đạo quá trình dạy học Trên cơ sở việc phân tích trên về PPDH theo quan điểm hoạt động Luận văn được nghiên cứu trong khuôn khổ của lí luận dạy học, lấy quan điểm hoạt động làm nền tảng tâm lý học Nội dung của quan điểm này được thể hiện một cách tóm tắt qua những tư tưởng chủ đạo sau:

- Cho HS thực hiện và tập luyện những hoạt động và hoạt động tương thích với nội dung và mục đích dạy học

- Hướng đích và gợi động cơ cho các hoạt động

- Truyền thụ tri thức, đặc biệt là những tri thức phương pháp, như phương tiện và kết quả của hoạt động

- Phân bậc hoạt động làm căn cứ cho việc điều khiển quá trình dạy học Luận văn lấy quan điểm hoạt động làm nền tảng tâm lý học để nghiên cứu nhưng cũng dựa vào quan điểm của lý thuyết tình huống và lý thuyết kiến tạo bởi vì các quan điểm dạy học của các lý thuyết này có sự giao thoa với quan điểm của lý thuyết hoạt động Theo lý thuyết tình huống thì học là sự thích ứng (bao gồm đồng hóa và điều tiết) đối với một môi trường sản sinh ra những mâu thuẫn, những khó khăn, những sự mất cân bằng

Một tình huống thường liên hệ với những quy trình hành động Một yếu

tố của tình huống mà sự thay đổi giá trị của nó có thể gây ra sự thay đổi quy trình giải quyết vấn đề của HS Do đó trong quá trình dạy học ta cần soạn thảo

ra tình huống tương ứng với tri thức cần dạy (tình huống cho tri thức đó một nghĩa đúng) Sau đó ủy thác tình huống này cho HS HS tiến hành hoạt động học

Theo lý thuyết kiến tạo, học tập là hoạt động thích ứng của người học Do

đó dạy học phải là dạy hoạt động, tổ chức các tình huống học tập đòi hỏi sự thích ứng của HS, qua đó HS kiến tạo được kiến thức, đồng thời phát triển được trí tuệ và nhân cách của mình

Như vậy, nếu phân tích rõ quan điểm dạy học theo lý thuyết tình huống và

lý thuyết kiến tạo sẽ góp phần phát triển tư duy thuật giải cho HS

Trên cơ sở đó, ta sẽ tìm hiểu một số quan điểm liên quan đến nội dung được trình bày trong luận văn

1.2 Quan điểm về tư duy

Tư duy được coi là một quá trình tâm lí thuộc một giai đoạn của quá trình nhận thức Nhận thức là một trong ba mặt cơ bản của đời sống tâm lí con người: nhận thức, tình cảm và hành động Nhận thức là một quá trình, đặc trưng nổi bật

là phản ánh hiện thực khách quan Hoạt động nhận thức bao gồm nhiều quá trình khác nhau và mang lại những sản phẩm khác nhau về hiện thực khách quan Căn

cứ vào tính chất phản ánh có thể chia toàn bộ hoạt động nhận thức thành 2 giai đoạn: nhận thức tình cảm (gồm cảm giác và tri giác) và nhận thức lí tính (gồm tư duy và tưởng tượng) Ở đây ta quan tâm đến quan điểm về tư duy

1.2.1 Khái niệm, đặc điểm và phân loại

1.2.1.1 Khái niệm về tư duy

Tư duy là một quá trình tâm lí phản ánh những thuộc tính bản chất, những mối liên hệ và quan hệ bên trong có tính quy luật của sự vật, hiện tượng trong hiện thực khách quan, mà trước đó ta chưa biết [6]

1.2.1.2 Đặc điểm của tư duy

- Tính “có vấn đề” của tư duy Muốn kích thích được tư duy phải đồng

thời có 2 điều kiện sau:

+ Phải gặp hoàn cảnh (tình huống) có vấn đề, là tình huống chứa đựng mục đích mới, một vấn đề mới, đòi hỏi phải có cách thức giải quyết mới Như

vậy muốn giải quyết vấn đề đó phải tìm ra cách giải quyết mới, tức là phải tư duy

Ví dụ: Thông thường, khi bắt cầu qua sông rộng, cần phải được chia thành

nhiều nhịp gối lên các trụ cầu Trong trường hợp cầu bắt qua khe núi sâu, không thể làm trụ cầu được thì phải làm nhịp cầu có độ dài khá lớn so với độ dài thông thường Vậy phải làm thế nào để kích thước, trọng lượng của nhịp cầu không quá lớn mà vẫn đảm bảo độ cứng, vững cần thiết Kết quả tư duy của các nhà thiết kế đã cho ra đời loại cây cầu dây văng (cầu treo)

+ Tình huống có vấn đề đó phải được cá nhân nhận thức đầy đủ, được chuyển thành nhiệm vụ của cá nhân, tức cá nhân phải xác định được cái gì (dữ kiện) đã biết, đã cho và cái gì còn chưa biết, phải tìm; đồng thời phải có nhu cầu (động cơ) tìm kiếm nó Những dữ kiện quen thuộc hoặc nằm ngoài tầm hiểu biết của cá nhân thì tư duy cũng không xuất hiện

Ví dụ: Việc tìm cách lắp ghép tàu vũ trụ không phải là tình huống có vấn

đề đối với một nông dân

- Tính gián tiếp của tư duy Tư duy phát hiện ra bản chất của sự vật, hiện

tượng và quy luật giữa chúng nhờ sử dụng công cụ, phương tiện (máy đo) và các kết quả nhận thức (quy tắc, công thức, quy luật,…) của loài người và kinh nghiệm cá nhân Tư duy được biểu hiện trong ngôn ngữ

- Tính trừu tượng và khái quát của tư duy Tư duy phản ánh cái bản chất

nhất, chung cho nhiều sự vật hợp thành một nhóm, một loại, một phạm trù (khái quát), đồng thời trừu xuất khỏi sự vật đó những cái cụ thể, cá biệt

Ví dụ: Khi tư duy phân biệt xe đạp với những xe cơ giới khác là muốn nói

tới xe đạp chung chứ không phải một chiếc xe đạp cụ thể nào

- Tư duy liên hệ chặt chẽ với ngôn ngữ Tư duy trừu tượng, gián tiếp, khái

quát nên phải dùng ngôn ngữ làm phương tiện

- Tư duy có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính Tư duy phải dựa

vào những tài liệu cảm tính, trên kinh nghiệm, trên cơ sở trực quan sinh động Ngược lại tư duy và sản phẩm của nó cũng ảnh hưởng đến các quá trình nhận thức cảm tính

Ví dụ: Người kĩ sư suy nghĩ để tìm cách lao nhịp cầu phải có kiến thức

nhất định về lĩnh vực này, phải quan sát trên bản vẽ, sa bàn hoặc trên hiện trường,… Người có trình độ học vấn cao hơn, tư duy phát triển hơn sẽ có tri giác, cảm giác tốt hơn, nghĩa là có nhận thức cảm tính tốt hơn

1.2.1.3 Phân loại tư duy

a) Theo lịch sử hình thành và mức độ phát triển của tư duy, chia tư duy thành 3 loại:

- Tư duy trực quan hành động Đây là loại tư duy mà việc giải quyết

nhiệm vụ được thực hiện nhờ các hành động vận động có thể quan sát được

Ví dụ: Trẻ em dùng que tính để làm toán; người thợ lắp máy vừa trực tiếp

hành động vừa suy nghĩ tìm quy trình hợp lí

- Tư duy trực quan hình ảnh Đây là loại tư duy mà việc giải quyết nhiệm

vụ được thực hiện nhờ quan sát hình ảnh

Ví dụ: Trẻ em quan sát rồi so sánh hai vật cụ thể

- Tư duy trừu tượng Đây là loại tư duy mà việc giải quyết nhiệm vụ được

dựa trên sự sủ dụng các khái niệm, các kết cấu logic, được tồn tại và vận hành nhờ ngôn ngữ

Ví dụ: Nhà thơ làm thơ

b) Theo hình thức biểu hiện và phương thức giải quyết nhiệm vụ (vấn đề)

tư duy, chia ra:

- Tư duy thực hành Đây là loại tư duy mà nhiệm vụ được đề ra một cách

trực quan, dưới hình thức cụ thể, phương thức giải quyết là những hành động thực hành

Ví dụ: dùng sa bàn, bản đồ hoặc xuống thực địa để xác định vị trí đặt cống

thoát nước cho cánh đồng

- Tư duy hình ảnh cụ thể Đây là loại tư duy mà nhiệm vụ được đề ra dưới

hình thức hình ảnh cụ thể và việc giải quyết nhiệm vụ cũng được dựa trên những hình ảnh trực quan đã có

Ví dụ: Bộ đội sau khi đi trinh sát về mới bàn cách đánh, kĩ sư sau khi ra

hiện trường về mới bàn biện pháp giải quyết vấn đề

- Tư duy lí luận Đây là loại tư duy mà nhiệm vụ được đề ra và giải quyết

nhiệm vụ đó đòi hỏi phải sử dụng những khái niệm trừu tượng, những tri thức lí luận

Ví dụ: Tư duy của HS khi đang nghe giảng bài trên lớp

Trong thực tế, để giải quyết một nhiệm vụ, người ta thường phải sử dụng nhiều loại tư duy, trong đó có thể có một loại nào đó giữ vai trò chủ yếu

Ví dụ: Công nhân thường sử dụng tư duy thực hành; nghệ sĩ thường sử

dụng tư duy hình ảnh; nhà triết học thường sử dụng tư duy lí luận

1.2.2 Các thao tác tư duy

Xét về bản chất thì tư duy là một quá trình cá nhân thực hiện các thao tác trí tuệ (thao tác trí óc) nhất định để giải quyết vấn đề hay nhiệm vụ được đặt ra

1.2.2.1 Phân tích – tổng hợp

Phân tích là quá trình dùng trí óc để phân chia đối tượng nhận thức thành các “bộ phận”, các thành phần khác nhau Tổng hợp là quá trình dùng trí óc để hợp nhất các thành phần đã được tách rời nhờ sự phân tích thành một chỉnh thể Phân tích và tổng hợp có quan hệ qua lại mật thiết với nhau, tạo thành sự thống nhất không tách rời được: sự phân tích được tiến hành theo hướng tổng hợp và tổng hợp được thực hiện theo kết quả của phân tích

Ví dụ: Phân tích để xác định nguyên nhân “máy yếu hơi”; phân tích một

tác phẩm văn học; phân tích và tổng hợp những diễn biến, hiện tượng để rút ra những nhận định về một hiện tượng, sự việc, đối tượng nào đó,…

Dạy học tinh chế thuật toán là một kĩ thuật dạy học nhằm rèn luyện cho học sinh tư duy phân tích các bước phức tạp của thuật toán thành các thành phần chia nhỏ hơn, dễ thực hiện hơn, từ đó tổng hợp các thành phần đó để cấu thành nên thuật toán chính của bài toán

1.2.2.2 So sánh

So sánh là quá trình dùng trí óc để xác định sự giống nhau hay khác nhau,

sự đồng nhất hay không đồng nhất, sự bằng nhau hay không bằng nhau giữa các đối tượng nhận thức (sự vật, hiện tượng) Thao tác này liên quan chặt chẽ với thao tác phân tích – tổng hợp

Ví dụ: So sánh 2 loại chương trình con: hàm và thủ tục, hằng với biến

1.2.2.3 Trừu tượng hóa và khái quát hóa

- Trừu tượng hóa là quá trình dùng trí óc để gạt bỏ những mặt, những thuộc tính, những liên hệ, quan hệ thứ yếu, không cần thiết và chỉ giữ lại những yếu tố cần thiết cho tư duy

Ví dụ: Đá cứng (còn màu sắc của đá thì không quan trọng); nước là một

chất lỏng (còn màu, mùi,… không quan trọng)

- Khái quát hóa là quá trình dùng trí óc để hợp nhất nhiều đối tượng khác nhau thành một nhóm, một loại theo những thuộc tính, những liên hệ, quan hệ chung nhất định

Ví dụ: Đặc tính tâm lí chung của nam và nữ; đặc tính tính cách của người

ở những vùng, miền khác nhau,…

Trừu tượng hóa và khái quát hóa có quan hệ qua lại với nhau như quan hệ giữa phân tích và tổng hợp, nhưng ở mức độ cao hơn

Cần lưu ý rằng các thao tác tư duy đều có quan hệ mật thiết với nhau, hành động tư duy không theo trình tự nào và không nhất thiết phải thực hiện đủ các thao tác

1.2.3 Các hình thức tư duy

1.2.3.1 Khái niệm

Khái niệm là hình thức của tư duy phản ánh gián tiếp, khái quát hiện thực Khái niệm bao hàm trong nó những tri thức khái quát của con người về sự vật, hiện tượng Khái niệm phản ánh bản chất của sự vật, hiện tượng hay lớp sự vật, hiện tượng thông qua những dấu hiệu cơ bản khác biệt Shakespeare: “Bông hồng kia, giá gọi bằng một tên khác, thì hương thơm cũng vẫn ngọt ngào”

Theo Từ điển tiếng Việt thì khái niệm là ý nghĩ phản ánh ở dạng khái quát các sự vật và hiện tượng của hiện thực và những mối liên hệ giữa chúng

Khái niệm bao giờ cũng có nội hàm và ngoại diên

- Nội hàm của khái niệm là tập hợp các dấu hiệu cơ bản của đối tượng hay lớp đối tượng được phản ánh trong khái niệm

Ví dụ: Khái niệm hình vuôn có nội hàm là “hình chữ nhật, có hai cạnh

liên tiếp bằng nhau” Còn hình vuông lớn hay hình vuông nhỏ không thuộc nội hàm hình vuông Khái niệm con người có nội hàm là: động vật (giới hạn trong sinh vật), có xương sống (giới hạn trong động vật), có vú (giới hạn trong động vật có xương sống), biết lao động,… Còn những dấu hiệu: tóc đen, cao 1,5m không thuộc nội hàm “con người” vì không phải con người nào cũng vậy

- Ngoại diên của khái niệm là đối tượng hay tập hợp các đối tượng được phản ánh trong khái niệm

Ví dụ: Khái niệm người Việt Nam có ngoại diên là tập hợp toàn bộ những

người Việt Nam ở trên thế giới Khái niệm “hình tứ giác” là tập hợp các hình có

4 cạnh (hoặc 4 góc)

Về định nghĩa khái niệm: Theo nghĩa chung nhất, định nghĩa khái niệm là thao tác logic giải thích đầy đủ nội hàm (tất cả các tính chất mà tất cả các đối tượng ngoại diên của khái niệm cần được định nghĩa đều có) của khái niệm đó

Một trong những nhiệm vụ của định nghĩa là xác định (giúp nhận ra) đối tượng được định nghĩa và phân biệt nó với tất cả các đối tượng khác

Quá trình định nghĩa gặp khó khăn do:

- Khái niệm được giải thích bằng các khái niệm đã biết, khái niệm đã biết lại được định nghĩa thông qua các khái niệm đã biết trước nữa Cứ như vậy, khái niệm đầu tiên có được định nghĩa không

- Đôi khi nội hàm (thuộc tính) của đối tượng được định nghĩa quá nhiều, nếu liệt kê đủ thì sẽ quá dài, gây bất tiện khi sử dụng

- Tất cả các thuộc tính của đối tượng có thể chưa được xác định đầy đủ ngay từ đầu

- Phụ thuộc vào phương pháp luận nhận thức, các nhà chuyên môn khác nhau thường chỉ nhận thức đối tượng theo khía cạnh chuyên môn của mình Vì vậy cùng một đối tượng có thể có nhiều định nghĩa khác nhau

Ví dụ: Ngày mai có thể mưa nên anh ấy sẽ không đến Trên sao Hỏa có

thể có người

1.2.3.3 Suy luận

Định nghĩa: Suy luận là một hình thức của sự tư duy là một quá trình tư tưởng trong đó rút ra phán đoán mới từ một hay một số phán đoán ban đầu mà giá trị chân thực của nó đã được chứng minh

Thực chất của suy luận là dựa trên những tri thức đã biết chắc chắn (phán đoán đã được chứng minh) liên kết chúng theo một cách thức nhất định (các quy tắc, các kiểu suy luận) để tạo ra những tri thức mới (các phán đoán mới) mà trước đây không biết

Cấu trúc của suy luận gồm 3 thành phần: tiên đề, lập luận và kết luận Chỉ khi nào dựa vào tiên đề để chân thực và lập luận đúng thì mới có thể kết luận đúng chân thực

Ví dụ:

- Ăn mặn thì khát nước Khát nước thì uống nhiều nước Uống nhiều nước

thì đỡ khát Vậy ăn mặn thì đỡ khát nước Sai ở tiên đề 3

- Mèo ăn chuột Người ăn chuột Vậy người là mèo Sai ở lập luận Vì cả hai tiên đề đều chân thực nhưng khái niệm người không nằm trong khái niệm mèo

- Trong xóm này đã nhiều lần bị mất trộm Anh A là thủ phạm của các vụ trộm đó Hôm nay nhà anh B mất xe đạp Vậy anh A là người ăn trộm chiếc xe đạp đó Sai ở lập luận

- Mọi kim loại đều dẫn điện Đồng là kim loại Vậy đồng là chất dẫn điện Các tiên đề là chân thực và lập đúng nên kết luận đúng

1.2.4 Vấn đề phát triển tư duy trong dạy học

Ngày xưa các cụ dạy phải “Học ăn, học nói, học gói, học mở” Bây giờ chúng ta cần phải học suy nghĩ nữa

M Cevantes: “Nói mà không nghĩ cũng như bắn mà không ngắm”

Feyvanghe: “Con người cần hai năm học nói và cần sáu mươi năm để học cách điều khiển lời nói”

Nhà trường luôn cần phải coi trọng phát triển tư duy cho người học Khoa học kĩ thuật phát triển với tốc độ ngày càng cao, mức độ ngày càng sâu, phạm vi ngày càng rộng, thực tiễn sản xuất, đời sống luôn đặt ra nhiều vấn đề cần giải quyết,… Tất cả những yếu tố đó khiến con người luôn luôn phải suy nghĩ, tính toán, tìm tòi cách giải quyết Chính vì vậy, ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường, người học không chỉ được lĩnh hội kiến thức mà còn phải được hình thành, rèn luyện và phát triển các năng lực trí tuệ, các hoạt động trí tuệ Để thực hiện được điều đó, nhà trường cần phải nghiên cứu để tìm cách phát triển tư duy cho người học

Democritus (460-370 trước Công nguyên) cho rằng cần phải hướng tới trí tuệ chứ không phải hướng tới biết hết mọi thứ M Laue (1789-1960): “Tiếp thu kiến thức không quan trọng bằng phát triển năng lực tư duy Học vấn là cái gì còn lại sau khi quên hết tất cả những gì đã học thuộc” Lao-Tse: “Để có kiến thức, phải bổ sung thêm mỗi ngày Để có sự sáng suốt, phải bỏ bớt đi mỗi ngày”

Nhiệm vụ của dạy học ngày nay không chỉ dạy những kiến thức mà trên hết hãy dạy phương pháp suy nghĩ Trong dạy học, phải đưa cho HS những câu hỏi sao cho kích thích tính tò mò, khả năng tự phát hiện, suy luận, tính độc lập của tư duy, phát hiện các ý tưởng bất ngờ,…

Việc dạy học phát triển tư duy cho người học cần lưu ý một số điểm sau:

- Muốn thúc đẩy người học tư duy thì phải đưa người học vào các tình huống, hoàn cảnh phải và buộc phải tích cực suy nghĩ để tìm cách giải quyết Đó cũng chính là cơ sở của một cách dạy học được gọi là dạy học nêu vấn đề hoặc dạy học giải quyết vấn đề

- Phát triển tư duy phải tiến hành song song và thông qua truyền thụ tri thức Mọi tri thức đều mang tính khái quát nên không tư duy thì không thể tiếp thu và vận dụng tri thức được Theo L.X.Rubinstêin: Kiến thức và tư duy như sản phẩm với quá trình Kiến thức là thức ăn của tư duy Nghĩa là không có kiến thức thì không thể tư duy được và ngược lại: nếu tư duy phát triển thì chất lượng

và hiệu quả của quá trình lĩnh hội kiến thức sẽ cao hơn

- Phát triển tư duy phải gắn với trao đổi ngôn ngữ cho người học Bởi vì ngôn ngữ là công cụ của tư duy Không nắm được ngôn ngữ thì người học không có phương tiện để tư duy tốt

- Phát triển tư duy phải gắn liền với rèn luyện cảm giác, tri giác, tính nhạy cảm, năng lực quan sát và trí nhớ của người học Theo những tài liệu cảm tính thì không có gì để tư duy

1.3 Quan điểm về thuật toán và tư duy thuật toán

1.3.1 Khái niệm thuật toán

1.3.1.1 Bài toán

Thông thường một bài toán được cho dưới dạng sau:

- Input: Các dữ liệu vào của bài toán

- Output: Các dữ liệu ra thỏa mãn yêu cầu của bài toán Giải bài toán có nghĩa là xuất phát từ dữ liệu vào, thực hiện một dãy hữu hạn những thao tác có cơ sở khoa học thích hợp để tìm được dữ liệu ra (kết quả) theo yêu cầu của bài toán

1.3.1.2 Thuật toán

Thuật toán là một trong những khái niệm rất quan trọng của tin học Thuật toán là một bản quy định chính xác mà mọi người đều hiểu như nhau về việc hoàn thành những thao tác nguyên tố theo một trật tự xác định nhằm giải quyết một loạt các bài toán bất kỳ thuộc một loại hay một kiểu nào đó

Nói cách khác, thuật toán là một quy tắc chính xác và đơn trị quy định một số hữu hạn những thao tác sơ cấp theo một trình tự xác định trên những đối tượng sao cho sau một số hữu hạn những thao tác đó ta thu được kết quả mong muốn

Theo nhiều tài liệu, thuật toán hay còn gọi là thuật giải được định nghĩa như sau: “ Thuật toán là một quy tắc chính xác và đơn vị qui định một số hữu hạn những thao tác nguyên tố theo một trật tự xác định trên những đối tượng sao cho sau một số hữu hạn những thao tác đó ta thu được kết quả như mong muốn.”

Có nhiều hình thức để mô tả thuật toán, phù hợp với cơ cấu thực hiện thuật toán Ta thường biểu diễn thuật toán với các hình thức: ngôn ngữ tự nhiên

và ngôn ngữ toán học, sơ đồ khối, ngôn ngữ phỏng trình, ngôn ngữ lập trình

Thuật toán có những thao tác cụ thể, sẽ kết thúc sau một số hữu hạn các thao tác và cho ta kết quả cần tìm

1.3.2 Tư duy thuật toán

1.3.2.1 Những vấn đề chung

Tư duy thuật toán được xem là cách nhìn nhận một sự vật, công việc, hiện tượng,… được giải quyết dưới dạng một thuật toán Nếu thuật toán đã có cách giải quyết thì ta sẽ tiến hành thực hiện theo các bước được nêu ra trong thuật toán để có thể đi tới kết quả đúng cần tìm Ngược lại, nếu thuật toán chưa có cách giải quyết thì ta phải có kế hoạch, định hướng thiết lập các bước để xử lý thuật toán phù hợp cho một tác nhân nào đó

Trên cơ sở của khái niệm thuật toán và thực tế dạy học, ta thấy có rất nhiều hoạt động thể hiện ít hay nhiều tư duy thuật toán trong các nội dung toán học Do đó ta có thể thấy ngay vai trò của tư duy thuật toán trong dạy học Thông thường, người ta sử dụng thuật toán dạy học để dạy khái niệm và các phép giải toán có thể mô tả thành quy tắc thuật toán Có thể là những quy tắc này chưa thực sự là thuật toán theo các điều kiện cần Theo GS.TSKH Nguyễn

Bá Kim [7], ta gọi những quy tắc như vậy là các quy tắc tựa thuật giải, nó phân biệt với thuật toán ở các điểm sau:

- Mỗi chỉ dẫn của quy tắc có thể chưa mô tả hành động một cách xác định

- Kết quả thực hiện mỗi chỉ dẫn có thể không đơn trị

- Quy tắc không đảm bảo chắc chắn rằng sau một số hữu hạn bước thì đem lại kết quả là lời giải của lớp bài toán

1.3.2.2 Đặc điểm của tư duy thuật toán

Thực hiện các thao tác theo một trình tự xác định phù hợp với một thuật toán cho trước

Phân tích: thông qua phân tích các bài toán (xét mọi trường hợp có thể xảy ra), phân tích một hoạt động lớn thành nhiều hoạt động thành phần

Tổng hợp: là quá trình sắp xếp một cách hợp lý các hành động thành một quy trình cụ thể, có thể miêu tả bằng lời hoặc sơ đồ khối (Mô tả chính xác quá trình tiến hành một hoạt động)

Khái quát hóa một hoạt động trên những đối tượng riêng lẻ thành một hoạt động trên một lớp đối tượng

Dạy học tinh chế giúp cho người học rèn luyện nhằm nâng cao hơn nữa các kĩ năng nói trên

1.3.2.3 Các cấp độ tư duy thuật toán

Biểu diễn một thuật toán thực chất là biểu diễn tri thức giải quyết vấn đề,

thể hiện năng lực tư duy thuật toán Trong Nguyễn Chí Trung và Hồ Cẩm Hà

2010 đã nêu quan điểm phân loại cấp độ tăng dần của năng lực tư duy thuật

toán như sau:

1) Cấp độ thực hiện: HS hiểu ý tưởng thuật toán, biểu diễn lại được thuật

toán cho trước, hiểu được nó hoạt động như thế nào, và mô phỏng được thuật toán bằng tay trên các Input cụ thể, hoặc hơn nữa, có thể

2) Cấp độ chuyển giao: HS không những đạt được cấp độ thực hiện thuật

toán, mà còn có thể biểu diễn lại thuật toán ở các phiên bản thích hợp

để truyền đạt lại cho người khác hiểu và thực hiện thuật toán đó

3) Cấp độ thiết kế: HS không những đạt được cấp độ chuyển giao thuật

toán, mà còn có thể cải tiến, hoặc hơn nữa, có thể sáng tạo thuật toán mới để giải quyết bài toán

Trong quá trình biểu diễn thuật toán, HS luôn phải bám sát vào ý tưởng thuật toán, có thể điều chỉnh lại ý tưởng thuật toán cho hợp lý hơn, dễ hiểu hơn;

có thể diễn đạt lại thuật toán cho người khác hiểu và thực hiện; có thể phát hiện những điều chỉnh và bổ sung cần thiết vào mô tả thuật toán trước đó để nó hoàn thiện hơn Vậy ở mọi cấp độ đều đòi hỏi phải biểu diễn được thuật toán Ngược lại, việc biểu diễn thuật toán ở các cấp độ là liên quan với nhau

1.3.2.4 Sự cần thiết phải rèn luyện và phát triển tư duy thuật toán

Rèn luyện và phát triển tư duy thuật toán cho HS trong nhà trường phổ thông là cần thiết vì những lý do sau:

- Tư duy thuật toán giúp HS hình dung được việc tự động hóa trong những lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người, góp phần khắc phục sự ngăn cách giữa nhà trường với xã hội tự động hóa Nó giúp HS thấy được nền tảng của việc tự động hóa, cụ thể là nhận thức rõ đặc tính hình thức, thuần túy máy móc của quá trình thực hiện thuật toán, đó là cơ sở cho việc chuyển giao một số chức năng của con người cho máy thực hiện

- Tư duy thuật toán giúp HS làm quen với cách làm việc trong khi giải bài toán bằng máy tính điện tử Nó tạo điều kiện cho HS hình thành kĩ năng thiết kế thuật toán

- Tư duy thuật toán giúp HS phản xạ nhanh trong suy nghĩ, có định hướng cũng như biết cách lập kế hoạch từng bước cho một công việc nào đó cũng như

kế hoạch cho cuộc đời mình Từ đó HS sẽ học tập tốt những môn học ở nhà

trường phổ thông, tạo điều kiện thuận lợi cho HS lĩnh hội kiến thức và rèn luyện

kĩ năng, kỹ xảo

- Tư duy thuật toán góp phần phát triển những năng lực trí tuệ chung như phân tích, tổng hợp, khái quát hóa,… và hình thành những phẩm chất của người lao động mới: ngăn nắp, kỷ luật, tính phê phán, thói quen tự kiểm tra,…

Qua đó cho thấy sự cần thiết phải rèn luyện tư duy thuật toán cho HS thông qua việc dạy học các môn học có tính chất thuật toán Như vậy tư duy thuật toán là một yếu tố quan trọng cho sự phát triển của con người nói chung và cho HS phổ thông nói riêng Tuy nhiên, tư duy thuật toán không phải tự nhiên

có mà phải được rèn luyện, tích lũy kinh nghiệm trong quá trình hoạt động Do

đó, ngoài việc dạy các em HS kiến thức, kinh nghiệm, cách cư xử trong xã hội thì rèn luyện tư duy thuật toán nên được coi là mục đích dạy học của người GV

1.4 Một số phương pháp dạy học tích cực

1.4.1 Những nhược điểm của phương pháp dạy học truyền thống

Những phương pháp dạy hoc truyền thống đó là: thuyết trình, đàm thoại, trực quan, ôn tập, luyện tập, kiểm tra Đó là những cách thức dạy học quen thuộc được truyền từ lâu đời và được bảo tồn, duy trì qua nhiều thế hệ Với phương pháp này hoạt động của người GV là chính GV là người thuyết trình, diễn giảng, là "kho tri thức sống", HS là người nghe, nhớ và ghi chép theo Với phương pháp dạy truyền thống, GV là chủ thể, là tâm điểm, HS là khách thể Do

đó nội dung bài dạy theo phương pháp truyền thống có tính hệ thống cao, tính logic cao Nhưng do quá đề cao người thầy nên nhược điểm của phương pháp giảng dạy truyền thống là HS thụ động tiếp thu kiến thức, giờ dạy đơn điệu buồn

tẻ, kiến thức thiên về lí luận, ít chú ý đến kĩ năng thực hành của người học; do

đó kĩ năng thực hành dùng vào đời sống thực tế bị hạn chế

1.4.2 Định hướng đổi mới phương pháp dạy học

Đổi mới PPDH là đổi mới cách thức làm việc giữa GV và HS theo hướng phát huy vai trò chủ thể của HS, đặt HS vào vị trí trung tâm của quá trình dạy học, giúp HS đạt được những mục tiêu học tập bằng và trong các hoạt động của chính HS Theo đó, các chiến lược PPDH cụ thể sẽ được thiết kế nhằm tạo ra điều kiện và môi trường hoạt động cho HS

Thực hiện định hướng lấy người học làm “trung tâm” được thông qua những hoạt động, biểu hiện như sau:

- Đưa ra các câu hỏi mở để khuyến khích người học tư duy phê phán về chủ đề thảo luận

- Khuyến khích người học thảo luận và tham gia tích cực vào học tập

- Tạo ra mô hình lớp học không bị ngăn cách với thế giới bên ngoài, sử dụng các nguồn tri thức điện tử và các mạng máy tính để kết nối HS với các nhà giáo dục trên toàn cầu

- Đánh giá một cách trung thực kết quả học tập của HS

- Ứng dụng có hiệu quả công nghệ khoa học trong việc dạy và học

Định hướng đổi mới phương pháp dạy và học đã được xác định trong Nghị quyết Trung ương 4 khóa VII (1-1993), Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII (12-1996), đượcthể chế hóa trong Luật Giáo dục (12-1998), được cụ thể hóa trong các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo, đặc biệt là chỉ thị số 15 (4-1999) Luật Giáo dục , điều 24.2, đã ghi: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho HS” Có thể nói cốt lõi của đổi mới dạy và học là hướng tới hoạt động học tập chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động

TTC nhận thức trong hoạt động học tập liên quan trước hết với động

cơ học tập Động cơ đúng tạo ra hứng thú Hứng thú là tiền đề của tự giác Hứng thú và tự giác là hai yếu tố tạo nên tính tích cực TTC sản sinh nếp tư duy độc lập Suy nghĩ độc lập là mầm mống của sáng tạo Ngược lại, phong cách học tập tích cực độc lập sáng tạo sẽ phát triển tự giác, hứng thú, bồi dưỡng động cơ học tập

TTC học tập biểu hiện ở những dấu hiệu như: hăng hái trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung các câu trả lời của bạn, thích phát biểu ý kiến của mình trước vấn đề nêu ra; hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề chưa đủ rõ; chủ động vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để nhận thức vấn đề mới; tập trung chú ý vào vấn đề đang học; kiên trì hoàn thành các bài tập, không nản trước những tình huống khó khăn,…

TTC học tập thể hiện qua các cấp độ từ thấp lên cao như:

- Bắt chước: gắng sức làm theo mẫu hành động của thầy, của bạn…

- Tìm tòi: độc lập giải quyết vấn đề nêu ra, tìm kiếm cách giải quyết khác nhau về một số vấn đề…

- Sáng tạo: tìm ra cách giải quyết mới, độc đáo, hữu hiệu

b Phương pháp dạy học tích cực

PPDH tích cực là một thuật ngữ rút gọn, được dùng ở nhiều nước để chỉ những phương pháp giáo dục, dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học “Tích cực” trong PPDH - tích cực được dùng với nghĩa là hoạt động, chủ động, trái nghĩa với không hoạt động, thụ động chứ không dùng theo nghĩa trái với tiêu cực

PPDH tích cực hướng tới việc hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học, nghĩa là tập trung vào phát huy tính tích cực của người học chứ không phải là tập trung vào phát huy tính tích cực của người dạy, tuy nhiên

để dạy học theo phương pháp tích cực thì GV phải nỗ lực nhiều so với dạy theo phương pháp thụ động

Muốn đổi mới cách học phải đổi mới cách dạy Cách dạy chỉ đạo cách học, nhưng ngược lại thói quen học tập của trò cũng ảnh hưởng tới cách dạy của thầy Chẳng hạn, có trường hợp HS đòi hỏi cách dạy tích cực hoạt động nhưng

GV chưa đáp ứng được, hoặc có trường hợp GV hăng hái áp dụng PPDH tích cực nhưng không thành công vì HS chưa thích ứng, vẫn quen với lối học tập thụ động Vì vậy, GV phải kiên trì dùng cách dạy hoạt động để dần dần xây dựng cho HS phương pháp học tập chủ động một cách vừa sức, từ thấp lên cao

Trong đổi mới PPDH phải có sự hợp tác cả của thầy và trò, sự phối hợp nhịp nhàng hoạt động dạy với hoạt động học thì mới thành công Như vậy, việc dùng thuật ngữ "Dạy và học tích cực" để phân biệt với"Dạy và học thụ động"

1.4.3.2 Một số phương pháp dạy học tích cực

a Phương pháp vấn đáp

Vấn đáp (đàm thoại) là phương pháp trong đó GV đặt ra câu hỏi để HS trảlời, hoặc HS có thể tranh luận với nhau và với cả GV; qua đó HS lĩnh hội được nội dung bài học Căn cứ vào tính chất hoạt động nhận thức, người ta phân biệt các loại phương pháp vấn đáp:

- Vấn đáp tái hiện: GV đặt câu hỏi chỉ yêu cầu HS nhớ lại kiến thức đã biết và trả lời dựa vào trí nhớ, không cần suy luận Vấn đáp tái hiện không được xem là phương pháp có giá trị sư phạm Đó là biện pháp được dùng khi cần đặt mối liên hệ giữa các kiến thức vừa mới học

- Vấn đáp giải thích – minh họa: Nhằm mục đích làm sáng tỏ một đề tài nào đó, GV lần lượt nêu ra những câu hỏi kèm theo những ví dụ minh họa để HS

dễ hiểu, dễ nhớ Phương pháp này đặc biệt có hiệu quả khi có sự hỗ trợ của các phương tiện nghe – nhìn

- Vấn đáp tìm tòi (đàm thoại Ơxrixtic): GV dùng một hệ thống câu hỏi được sắp xếp hợp lý để hướng HS từng bước phát hiện ra bản chất của sự vật, tính quy luật của hiện tượng đang tìm hiểu, kích thích sự ham muốn hiểu biết

GV tổ chức sự trao đổi ý kiến – kể cả tranh luận – giữa thầy với cả lớp, có khi giữa trò với trò, nhằm giải quyết một vấn đề xác định Trong vấn đáp tìm tòi,

GV giống như người tổ chức sự tìm tòi, còn HS giống như người tự lực phát hiện kiến thức mới Vì vậy, khi kết thúc cuộc đàm thoại, HS có được niềm vui của sự khám phá, trưởng thành thêm một bước về trình độ tư duy

b Phương pháp đặt và giải quyết vấn đề

Trong một xã hội đang phát triển nhanh theo cơ chế thị trường, cạnh tranh gay gắt thì phát hiện sớm và giải quyết hợp lý những vấn đề nảy sinh trong thực tiễn là một năng lực đảm bảo sự thành công trong cuộc sống, đặc biệt trong kinh doanh Vì vậy, tập dượt cho HS biết phát hiện, đặt ra và giải quyết những vấn đề gặp phải trong học tập, trong cuộc sống của cá nhân, gia đình và cộng đồng không chỉ có ý nghĩa ở tầm PPDH mà phải được đặt như một mục tiêu giáo dục

và đào tạo

Cấu trúc một bài học (hoặc một phần bài học) theo phương pháp đặt và giải quyết vấn đề thường như sau:

+ Tạo tình huống có vấn đề;

+ Phát hiện, nhận dạng vấn đề nảy sinh; Phát hiện vấn đề cần giải quyết

- Giải quyết vấn đề đặt ra:

+ Đề xuất cách giải quyết;

+ Lập kế hoạch giải quyết;

+ Thực hiện kế hoạch giải quyết

- Kết luận:

+ Thảo luận kết quả và đánh giá;

+ Khẳng định hay bác bỏ giả thuyết nêu ra;

+ Phát biểu kết luận;

+ Đề xuất vấn đề mới

Có thể phân biệt bốn mức trình độ đặt và giải quyết vấn đề:

Mức 1: GV đặt vấn đề, nêu cách giải quyết vấn đề HS thực hiện cách giải

quyết vấn đề theo hướng dẫn GV đánh giá kết quả làm việc của HS

Mức 2: GV nêu vấn đề, gợi ý để HS tìm ra cách giải quyết vấn đề HS

thực hiện cách giải quyết vấn đề với sự giúp đỡ của GV khi cần Thầy và trò cùng đánh giá

Mức 3: GV cung cấp thông tin tạo tình huống có vấn đề HS phát hiện và

xác định vấn đề nảy sinh, tự đề xuất các giả thuyết và lựa chọn giải pháp HS thực hiện cách giải quyết vấn đề Thầy và trò cùng đánh giá

Mức 4: HS tự lực phát hiện vấn đề nảy sinh trong hoàn cảnh của mình

hoặc cộng đồng, lựa chọn vấn đề giải quyết HS giải quyết vấn đề, tự đánh giá chất lượng, hiệu quả, có ý kiến bổ sung của GV khi kết thúc

Trong dạy học theo phương pháp đặt và giải quyết vấn đề, HS vừa nắm được tri thức mới, vừa nắm được phương pháp lĩnh hội tri thức đó, phát triển tư duy tích cực, sáng tạo, được chuẩn bị một năng lực thích ứng với đời sống xã hội, phát hiện kịp thời và giải quyết hợp lý các vấn đề nảy sinh