Sáng kiến kinh nghiệm SKKN dạy học thuật toán tìm kiếm nhị phân trong tin học lớp 11 theo phương pháp tinh chế từng bước

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: "DẠY HỌC THUẬT TOÁN TÌM KIẾM NHỊ PHÂN TRONG TIN HỌC LỚP 11 THEO PHƯƠNG PHÁP TINH CHẾ TỪNG BƯỚC" PHẦN I: MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Phương pháp dạy học có vai trò quan trọng trình giáo dục, hoạt động giao lưu thầy trò nhằm đạt mục tiêu giáo dục Để đạt mục tiêu giáo dục việc lựa chọn phương pháp dạy học thích hợp vấn đề quan trọng Mỗi dạy có nhiều phương pháp dạy khác nhau, phương pháp dạy thực nhiều học Mặt khác, thực tế nay, phương pháp dạy học truyền thống không đáp ứng nhu cầu mục tiêu dạy học Việc đổi phương pháp vấn đề then chốt để có dạy hay đạt hiệu cao Văn kiện Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XI Đảng cộng sản Việt Nam họp tháng 01 năm 2011 đưa chiến lược phát triển kinh tế - xã hội 2011 – 2020 có nêu yêu cầu: “Đổi mạnh mẽ nội dung, chương trình, phương pháp dạy học tất cấp, bậc học” Như vậy, việc cấp bách cần phải đổi phương pháp dạy học để đáp ứng nhu cầu học tập người học xã hội Đối với môn Tin học trường phổ thông mẻ, bên cạnh phương pháp để dạy học môn học chưa tiếp cận nhiều đến giáo viên Chính điều việc dạy môn Tin học thử thách giáo viên Tin học tỉnh nói chung Trong đó, việc dạy lập trình cho học sinh cần phải có phương pháp thích hợp để đạt hiệu cho học hiểu thuật toán cài đặt thuật toán ngôn ngữ lập trình Trong sáng kiến kinh nghiệm muốn đưa áp dụng phương pháp dạy học để phát triển tư cho học sinh việc cài đặt thuật toán phương pháp tinh chế bước Phương pháp áp dụng thông qua đề tài: “Dạy học thuật toán tìm kiếm nhị phân tin học lớp 11 theo phương pháp tinh chế bước” Mặc dù nội dung thuật toán tìm kiếm nhị phân giảm tải muốn đưa để thấy hiệu phương pháp đồng thời bồi dưỡng phát học sinh có khiếu tin học MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nâng cao chất lượng dạy học môn Tin học trường phổ thông, đặc biệt dạy học lập trình Tin học lớp 11 Góp phần đổi phương pháp dạy học trường phổ thông nói chung môn Tin học nói riêng Góp phần khơi dậy lòng đam mê, yêu thích hứng thú học môn Tin học học sinh Đặc biệt tạo học sinh có cách tư học thuật toán lập trình ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Phương pháp tinh chế bước việc áp dụng vào dạy học thuật toán lập trình thuật toán “Tìm kiếm nhị phân” cho học sinh phổ thông Học sinh khối 11, trường THPT Hưng Yên năm học 2012-2013 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Dựa sở lý thuyết phương pháp dạy học nói chung phương pháp tinh chế bước đưa vào giảng thuật toán “Tìm kiếm nhị phân” cho học sinh lớp 11 Thu thập liệu thông qua phiếu điều tra thông tin mức độ học sinh biết, hiểu vận dụng thuật toán học sinh sau học thuật toán Phân tích đánh giá mức độ học sinh hiểu thuật toán sau dạy, thông qua phân tích bảng số liệu thông kê Tổng kết rút kinh nghiệm THỜI GIAN NGHIÊN CỨU Từ tháng năm 2013 đến tháng năm 2013 PHẦN II: NỘI DUNG “DẠY HỌC THUẬT TOÁN TÌM KIẾM NHỊ PHÂN TRONG TIN HỌC LỚP 11 THEO PHƯƠNG PHÁP TINH CHẾ TỪNG BƯỚC” CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LỰA CHỌN ĐỀ TÀI 1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN Việt Nam thời kỳ hội nhập kinh tế giới WTO (World Trade Organizasion) với bước biến chuyển tạo hội thách thức không đến lĩnh vực có giáo dục Giáo dục lĩnh vực xem quan trọng đất nước, đất nước có mạnh hay không nhờ vào giáo dục Việc phát triển giáo dục đất nước cần phải đáp ứng yêu cầu kinh tế tri thức xã hội tri thức thời kỳ Một vần đề không phần quan trọng giáo dục công tác dạy học Để dạy học tốt mục tiêu đặt làm để người học chiếm lĩnh tri thức nhân loại, vận dụng vào đời sống thực tiễn xã hội Muốn người thầy cần phải có cách thức hay nói cách tổng quát phương pháp dạy học đạt hiệu Việc đổi phương pháp đưa nhiều văn kiện, nghị quyết, chiến lược Đảng Nhà nước giáo dục xu Nghị Hội nghị lần thứ hai, Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa VIII: "Đổi mạnh mẽ phương pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ chiều, rèn luyện thành nếp tư sáng tạo người học, bước áp dụng phương pháp tiên tiến phương pháp đại vào trình dạy học, bảo đảm thời gian tự học, tự nghiên cứu học sinh ” Trên sở khái niệm phương pháp dạy học, cách thức tiến hành hoạt động giao lưu giáo viên gây cách thức hoạt động giao lưu học sinh để đạt mục tiêu giáo dục Việc đổi phương pháp đổi cách thức, đổi hoạt động tạo niềm vui, niềm hứng thú cho học sinh chiếm lĩnh tri thức cách có hiệu Điều thể dạy, người giáo viên có vai trò điều khiển hoạt động giao lưu ấy, tức tình để học sinh tìm hiểu tự kiến tạo tri thức Tri thức mà học sinh chiếm lĩnh thực theo lý thuyết vùng phát triển gần nhà tâm lí học người Nga Vưgôtxki L.X đưa Đó là, tri thức mà học sinh có nằm vùng phát triển tri thức cần yêu cầu học sinh đạt nằm vùng phát triển gần Dạy học hướng tới vùng phát triển gần nhất, để yêu cầu học sinh tích cực hoạt động, phấn đấu thực nhiệm vụ đặt Nhờ vào hoạt động mà yêu cầu vùng phát triển gần chuyển hóa thành vùng phát triển vùng trước xa kéo lại trở thành vùng phát triển gần Cứ vậy, trình độ học sinh tri thức học sinh chiếm lĩnh được phát triển hoàn thiện Thực tế môn học thực việc đổi phương pháp, nâng cao hiệu chất lượng dạy Đối với môn Tin học việc đổi phương pháp dạy quan trọng, môn học có phát triển mặt tri thức điều đặc biệt liên quan tới môn học khác Điều thuận lợi nhờ có đổi môn học khác làm tác động đến môn Tin học Đổi phương pháp dạy học Tin học trường phổ thông chưa thực nhiều, phát triển môn học thường xuyên việc đổi phương pháp để dạy môn học giáo viên trường phổ thông hạn chế Một mặt đặc thù môn học liên quan đến máy tính, đến môn học khác như: Toán, Vật lí, Tiếng Anh, … Một mặt chậm trễ đổi giáo viên, việc bồi dưỡng thường xuyên chưa nhiều, chưa tìm tòi phát phương pháp Trong nội dung chương trình Tin học phổ thông việc dạy học lập trình việc khó khăn, giáo viên vấp phải Bởi liên quan đến thuật toán, điều khó chỗ để học sinh hiểu thuật toán khó khăn học sinh Ngoài ra, ứng dụng thuật toán vào toán khác lại việc khó hơn, mà học sinh nghe đến thuật toán chúng sợ khả tư chúng hạn chế Nếu dạy theo phương pháp thông thường học sinh học cách máy móc không hiểu sâu thuật toán hoạt động dẫn đến việc chuyển hóa thuật toán để viết ngôn ngữ lập khó thực được, để ứng dụng thuật toán vào tập đơn giản làm Chính mà cần đưa phương pháp dạy để vừa hiểu thuật toán, vừa biết cách xây dựng thuật toán ngôn ngữ lập trình cần thiết Phương pháp không thực thuật toán mà áp dụng vào thuật toán khác, cho nội dung khác nội môn Tin học 1.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN Đặc điểm môn Môn Tin học đến không môn học mẻ học sinh phổ thông, học sinh làm quen cấp học Đây thuận lợi cho học sinh, học sinh học từ đầu để làm quen với môn học Tuy nhiên, môn học có đặc thù riêng liên quan đến việc sử dụng công cụ máy tính để thực nội dung môn học dễ bị lạc hậu phát triển ngành khoa học Tin học nhanh Sự liên quan môn Tin học với môn học khác nhiều, học sinh phải vất vả để xem lại, tìm kiếm lại tri thức môn học khác Đặc biệt nội dung lập trình môn học Tin học lại có liên quan nhiều đến tư Toán học, mà học sinh yếu tư Toán học khó khăn Muốn giải việc giáo viên cần phải tách ra, đưa học sinh nhìn theo tư gần gũi với học sinh để học sinh dễ dàng hiểu Giáo viên Nhiều giáo viên hạn chế nội dung Tin học, trình độ, khả cập nhật thông tin Không vậy, số giáo viên yếu khả tư thuật toán, hay nói cách khác chưa hiểu rõ thuật toán để diễn đạt việc dạy lập trình Chính điều làm cho giáo viên hạn chế việc đổi phương pháp, có giáo viên dạy thuật toán hay dạy lập trình theo kiểu hàn lâm, kinh viện, có dạy lập trình sử dụng máy tính gõ chương trình chạy Dẫn đến học sinh khả tìm hiểu tư giải thuật toán, hứng thú việc học lập trình Nhà trường Về phía nhà trường mặt chưa hiểu thấu đáo học môn Tin học, cho học môn Tin học học cách sử dụng máy tín, sai lầm mục tiêu dạy học môn học Ngoài mặt sở vật chất phòng máy, số lượng máy tính, phần mềm hỗ trợ dạy học, thiết bị liên quan, … chưa đáp ứng yêu cầu cho dạy học môn Tin học Học sinh Chưa hiểu mục tiêu môn học, cho học Tin học học sử dụng máy tính, nên không quan tâm đến nội dung học Có học sinh hiểu môn học môn học phụ tác dụng nhiều chương trình giáo dục phổ thông Bên cạnh học sinh yếu tư lôgic, khả sáng tạo suy luận việc học lập trình Học sinh học thuật toán không hình dung đường thuật toán tổng quát hóa cách thức hoạt động, từ việc người ta đưa cho máy tính thực làm CHƯƠNG 2: DẠY HỌC THUẬT TOÁN TÌM KIẾM NHỊ PHÂN TRONG TIN HỌC LỚP 11 THEO PHƯƠNG PHÁP TINH CHẾ TỪNG BƯỚC 2.1 PHƯƠNG PHÁP TINH CHẾ TỪNG BƯỚC Trước hết nói kỹ lập trình, kỹ mà người lập trình chuyển hóa thuật toán từ ngôn ngữ tự nhiên (liệt kê hay sơ đồ khối) thành chương trình hoàn chỉnh Rèn luyện kỹ quan trọng bước tư từ thuật toán chương trình ngôn ngữ cụ thể Nếu việc thực kỹ không tốt dẫn đến chương trình tồi không hiệu quả, chí lỗi sai thuật toán Để giúp giáo viên, học sinh có tư tốt khả cài đặt thuật toán ta đưa phương pháp gọi tinh chế bước hay hiểu phát triển chương trình cách tinh chế bước Một toán đưa có nhiều lời giải (hay thuật toán) khác nhau, nhiên để giáo viên tổ chức dạy hay hướng dẫn học sinh thực viết chương trình cho thuật toán toán dễ hiểu vấn để cần đặt Do việc tinh chỉnh bước cho toán máy tính phương pháp khoa học, có hệ thống giúp phân tích thuật toán cấu trúc liệu từ thành chương trình Vậy cốt lõi vấn đề biết phương pháp phát triển để chuyển ý tưởng thành chương trình hoàn chỉnh Một chương trình ban đầu hay nói gần thuật toán thường viết dạng tự nhiên (ở ngôn ngữ tiếng Việt) thể tổng thể trình thực thuật toán Phương pháp tính chế bước thực phân tích câu lệnh chi tiết ngôn ngữ lập trình Pascal Nói cách dễ hiểu phương pháp tình chế bước làm rõ dần bước thực thuật toán trình chuyển thành chương trình ngôn ngữ cụ thể Các bước thuật toán làm rõ lên để người đọc cảm nhận thuật toán viết ngôn ngữ lập trình Đây phương pháp mà giáo viên hướng học sinh nhìn rõ dần thuật toán ngôn ngữ cụ thể, việc cài đặt thuật toán dễ áp dụng cho toán đơn giản khác dễ dàng tối ưu hơn, dễ hiểu 2.2 BÀI TOÁN TÌM KIẾM Cho dãy A gồm N số nguyên khác nhau: a1, a2, ,aN số nguyên k (gọi tắt khóa k) Cần biết có hay không số i (0 ≤ i ≤ N) mà = k Nếu có cho biết số Xác định toán: Input: Dãy A gồm N số nguyên khác a1, a2, ,aN số nguyên k; Output: Chỉ số i mà = k thông báo phần tử dãy A có giá trị k 2.3 THUẬT TOÁN TÌM KIẾM NHỊ PHÂN Xét toán trường hợp đặc biệt Input dãy A xếp tăng dần (a1k then Cuoi:=Giua-1 Else     Dau:=Giua+1; cấu trúc lệnh rẽ nhánh lồng 14 H5 Biến Tim_thay dùng để thông báo phát     giá trị phần tử đứng với khóa k 15 V5 Mục đích biến Tim_thay đưa vào để lưu trữ     kết tìm kiếm khỏi vòng lặp 16 B6 Trong chương trình cài đặt thuật toán có sử     dụng cấu trúc lặp với số lần trước H6 Điều kiện Dau[...]... huống hướng học sinh vào việc tìm hiểu ý tưởng thuật toán tìm kiếm nhị phân: Bài toán tìm kiếm và việc tìm kiếm tuần tự - Tìm kiếm là một yêu cầu rất thường xuyên trong đời sống hàng ngày cũng như trong tin học - Ví dụ: + Tìm kiếm một học sinh trong một lớp học + Tìm kiếm một quyển sách trong thư viện + Tìm kiếm một tập tin hay thư mục trong máy tính, … - Để đơn giản ta xét một bài toán tìm kiếm đơn giản...Yêu cầu: - Học sinh phát biểu được bài toán tìm kiếm và đưa ra được ý tưởng thuật toán tìm kiếm nhị phân - Học sinh thực hành áp dụng được thuật toán tìm kiếm nhị phân cài đặt chương trình cho một bài toán đơn giản (tìm kiếm một phần tử thỏa mãn điều kiện nào đó trong dãy các phần tử đã biết) Đối tượng học sinh: - Học sinh lớp 11 - Mức độ: Trung bình khá Mức độ khó của thuật toán đối với học sinh: -... gồm các cột dòng để học sinh dễ đọc, nội dung trong các câu hỏi đảm bảo từ ngữ chính xác, logic về mặt ý nghĩa Mẫu hỏi được xây dựng như sau: PHIẾU LẤY Ý KIẾN HỌC SINH (Dùng để khảo sát ý kiến của học sinh về việc dạy học lập trình ở Tin học lớp 11 THPT) Để giúp các thầy cô trong trường nâng cao chất lượng dạy học bài thuật toán tìm kiếm nhị phân trong chương trình tin học lớp 11 Đề nghị các em trả... writeln(‘Khong co phan tu nao trong day co gia tri la ’, k); End Vậy sau 8 lần tinh chế từ ý tưởng thuật toán tìm kiếm nhị phân của bài toán tìm kiếm ta đã có một chương trình cụ thể viết trên ngôn ngữ lập trình Pascal Mô phỏng thuật toán với dãy số có 10 phần tử như sau: (2, 4, 5, 6, 9, 21, 22, 30, 31, 33) với k = 21 Nhận xét về thuật toán: Với thuật toán Tìm kiếm nhị phân việc tìm kiếm sẽ không phải so... LẤY Ý KIẾN HỌC SINH Mục đích là để khảo sát chất lượng dạy học thuật toán tìm kiếm nhị phân ở Tin học lớp 11 Từ đó có định hướng để nâng cao chất lượng dạy học bài học và chất lượng học tập của hoc sinh Yêu cầu: học sinh phải trung thực trong việc trả lời để có kết quả đúng cho việc xử lí và phân tích Các thông tin cần thu thập: Họ tên (phần này có thể bỏ trống) Các mục Giới tính, Lớp, Năm học là... kiếm tuần tự mà học sinh đã biết Cách này cũng như việc ta muốn tìm kiếm một bạn học sinh có chiều cao k nào đó trong một lớp học mà các bạn học sinh đang ngồi học, khi đó ta phải gọi từng bạn trong lớp ra đo (từ bạn ngồi ở đầu tiên bàn đầu đến bạn ở vị trí cuối cùng lớp học) để xác định vị trí học sinh có chiều cao k cần tìm Hướng học sinh đi đến ý tưởng tìm kiếm nhị phân - Trong một giờ chào cờ lớp. .. với học sinh: - Xác định dãy để thực hiện tìm kiếm Sự thay đổi biến Dau và Cuoi trong quá trình lặp - Xác định phần tử ở giữa của dãy cần xét để so sánh với khóa tìm kiếm Sự thay đổi biến Giua trong quá trình lặp - Điều kiện để lặp lại việc tìm kiếm trên dãy mới và kết thúc quá trình tìm kiếm, thông báo kết quả Phương pháp thực hiện: - Tinh chế thuật toán từng bước một để đi đến chương trình cụ thể -... Em đã biết về thuật toán tìm kiếm nhị phân H7 Chương trình cài đặt thuật toán tìm kiếm nhị phân đã học thể hiện đảm bảo ba tính chất: tính     dừng, tính xác định và tính đúng đắn V7 Thuật toán có thể áp dụng cho các bài toán tìm kiếm khác như: tìm số các số âm, số dương, số     nguyên tố, trong một dãy đã sắp xếp 17 20 21 Chân thành cảm ơn sự đóng góp ý kiến của các em! Thu thập số liệu ... < 52.5 Kết quả: Mức độ: Tổng điểm Số học sinh Tỉ lệ Tốt 6 4% Khá 69 51% Trung Bình 58 43% Yếu 3 2% Tổng 136 100% Nhận xét: Qua bảng trên cho thấy có 2% học sinh chưa biết rõ thuật toán, 43% học sinh biết thuật toán, 51% học sinh biết thuật toán ở mức độ khá và 4% học sinh biết rõ về thuật toán Biểu đồ: Bảng so sánh mức độ tư duy của học sinh sau khi học thuật toán: Dựa trên mức độ tổng số điểm câu... (trong đó: a1