Đổi mới phương pháp dạy học với bài cấu trúc rẽ nhánh và lặp

PHẦN I MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Với phát triển nhảy vọt khoa học công nghệ nói chung ngành tin học nói riêng Với tính ưu việt, tiện dụng ứng dụng rộng rãi, tin học ngày phần thiếu nhiều ngành công xây dựng phát triển xã hội Hơn sâu đời sống người Tin học thâm nhập mạnh mẽ vào Việt Nam Nhiều lĩnh vực hoạt động từ lĩnh vực quản lý hành chính, quản lý kinh tế, tự động hóa công nghiệp đến lĩnh vực giáo dục đào tạo có thay đổi đáng kể nhờ ứng dụng tin học Máy tính công cụ cần thiết người thời đại ngày Hoạt động máy tính xử lý thông tin đưa vào theo chương trình lập sẵn nhằm đưa kết phục vụ yêu cầu người sử dụng Việc xây dựng chương trình cho máy tính cần thiết chương trình linh hồn máy tính Trong xây dựng chương trình để có chương trình có hiệu cần phải có chuyên gia phân tích toán đưa sơ đồ thuật toán từ lập trình viên tiến hành sinh mã nguồn cho chương trình Vấn đề đặt liệu xây dựng phần mềm hỗ trợ người lập trình xây dựng sơ đồ thuật toán hay không? Ngày nay, với phát triển có tính chất bùng nổ công nghệ thông tin, máy tính sử dụng trình dạy - học để cải tiến nâng cao tính tích cực chất lượng đào tạo toàn diện Tin học môn khoa học phát triển nhanh, nhằm mục đích trang bị cho học sinh hiểu biết công nghệ thông tin vai trò xã hội Tin học có vai trò to lớn phát triển xã hội, công cụ lao động tiên tiến người Ngày giới diễn trình tin học hoá nhiều lĩnh vực hoạt động xã hội loài người Ngoài tò mò, ham hiểu biết, sớm tốt người phải có ý thức hiểu biết máy tính nói riêng tin học nói chung khó hoà nhập vào sống đại Từ tin học góp phần hình thành học vấn phổ thông cho học sinh nắm khái niệm, toán quản lý Là môn khoa học đưa vào chương trình phổ thông, nên khái niệm học sinh, đặc biệt em bước đầu làm quen với khái niêm lập trình sử dụng Cấu trúc rẽ nhánh lặp ứng dụng giải toán nào? Nhưng làm để học sinh thực điều yêu cầu đặt cho giáo viên Đó lý mà tìm hiểu đưa phương pháp hình thức tổ chức dạy chương III “ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC TIN HỌC LỚP 11 - CHƯƠNG III CẤU TRÚC RẼ NHÁNH VÀ LẶP” Để phần giúp học sinh lĩnh hội kiến thức tốt MỤC ĐÍCH YÊU CẦU Phương pháp hình thức tổ chức dạy chương III “CẤU TRÚC RẼ NHÁNH VÀ LẶP LỚP 11” nhằm định hướng cho học sinh cách thức học tập để phát huy tính tích cực, tự học, chủ động, sáng tạo người học, chuyển trọng tâm hoạt động từ giáo viên sang học sinh ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Đối tượng: - Phương pháp dạy học kiến thức chương III “CẤU TRÚC RẼ NHÁNH VÀ LẶP” - Các hình thức tổ chức dạy học tổ chức theo chủ đề, nội dung PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU : a Phạm vi nghiên cứu : - Phạm vi nội dung: + Kiến thức học thuộc phần Chương III: “CẤU TRÚC RẼ NHÁNH VÀ LẶP MÔN TIN HỌC LỚP 11” - Phạm vi chủ thể: - Giáo viên: Nguyễn Thị Thu Hiền - Học sinh khối 11: Lớp 11B 3, 11B4, 11B5 - Phạm vi đối tượng: - Các phương pháp giảng dạy môn Tin học - Các hình thức tổ chức hoạt động dạy hoạt động học tập học sinh - Phạm vi tài liệu: - SGK, SGV Tin học 11, Lập trình nâng cao: Tác giả GS Phạm Văn Ất, Lập trình TURBO 7.0 tác giả GS-TS Bùi Thế Tâm; Lập trình CSDL: tác giả Nguyễn Thị Ngọc Mai - Tài liệu bồi dưỡng giáo viên tin học lớp 11 - Tài liệu chuẩn kiến thức lớp 11 b Phương pháp nghiên cứu : - Quan sát: Qua giảng dạy trao đổi với đồng nghiệp, tìm phương pháp tổ chức giảng dạy phù hợp với đối tượng nhằm phát huy tính tích cực tự học học sinh - Phát hiện: Chú ý đến học sinh có khả xử lý thông tin nhanh, định hướng cho em phát huy tố chất sẵn có - Tìm hiểu tài liệu: - Đọc tài liệu có định hướng dạy học tích cực, cách thức tổ chức học tập linh hoạt - Tìm hiểu lý luận cách tiến hành hoạt động dạy học - Thực hành: - Phương pháp dạy học, học tập làm việc theo nhóm 5/ THUẬN LỢI - KHÓ KHĂN a.Thuận lợi: - Là môn học mang tính đột phá, sáng tạo nên nhiều em hứng thú - Các em làm quen với máy tính, sử dụng máy tính công cụ nghiên cứu, học tập cho thân b Khó khăn: - Kiến thức Tin học nói chung lập trình PASCAL nói riêng kiến thức học sinh nên gặp không khó khăn việc giảng dạy - Học sinh lần đầu làm quen với Ngôn ngữ lập trình nên gặp nhiều khó khăn PHẦN II NỘI DUNG Chương I: MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA BÀI TOÁN Mục đích: Trong xây dựng để có nhà chắn cần phải có thiết kế xác, rõ ràng Điều thực thông qua công cụ hỗ trợ vẽ thiết kế AutoCad Trong lập trình để có chương trình với yêu cầu cần phải có sơ đồ thuật toán xác, rõ ràng Và mục đích đề tài xây dựng phần mềm hỗ trợ người lập trình xây dựng sơ đồ thuật toán Kết đề tài sản phẩm phần mềm có đầy đủ đối tượng hỗ trợ vẽ sơ đồ khối có tính cho phép người sử dụng tạo lập sơ đồ khối cách thuận tiện, đơn giản, xác rõ ràng Yêu cầu: - Để xây dựng sơ đồ thuật toán xác, rõ ràng trước hết phải tìm hiểu lý thuyết: + Thế thuật toán? + Có cách biểu diễn thuật toán nào? + Ưu nhược điểm cách biểu diễn - Sau tìm hiểu lý thuyết cần phải xác định rõ phương pháp biểu diễn toán sơ đồ khối có ưu điểm so với phương pháp khác Từ chi tiết hóa khối gồm thành phần gì? Cách liên kết khối nào? Tình tự thực sơ đồ sao… - Từ lý thuyết tìm hiểu xác định phương pháp xây dựng công cụ hỗ trợ người lập trình tạo sơ đồ khối - Có thể có nhiều ngôn ngữ lập trình giải toán chẳng hạn như: Turbo Pascal, Turbo C, Visual Basic, … Mỗi ngôn ngữ có ưu nhược điểm cần tìm hiểu kỹ để tìm ngôn ngữ thích hợp thể toán - Sau tìm hiểu ngôn ngữ xác định phương pháp xây dựng tiến hành xây dựng sản phẩm Tiến hành kiểm thử chương trình, bắt lỗi sửa lỗi để có chương trình hoàn thiện Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Thuật toán: 1.1 Định nghĩa giải thuật 1.2 Giải thuật theo cách hiểu thông thường - Ðể tin học hoá toán thực tế ta phải việc xác định toán Nhiều thời gian công sức bỏ để xác định vấn đề cần giải quyết, tức phải trả lời rõ ràng câu hỏi “phải làm gì?” sau “làm nào?“ Thông thường, khởi đầu, hầu hết toán không đơn giản, không rõ ràng - Theo nghĩa rộng, khái niệm giải thuật sử dụng nơi, không riêng lĩnh vực tin học - Giải thuật loạt thao tác có thứ tự nhằm giải toán - Ví dụ: “Thuật toán tìm giá trị nhỏ dãy số”  Bước 0: Nhập N dãy số a1,…,an  Bước 1: Gán Min = a1,i=2;  Bước 2: Nếu i > N đưa Min kết thúc;  Bước 3: : So sánh với a[i], >[i] gán = a[i]  Bước 4: Nếu ic) (b+c>a) (a+c>b) sang bước Nếu không thông báo “không tạo thành tam giác” kết thúc B3 Tính chu vi C = (a+b+c) B4 Tính nửa chu vi p = C/2 B5 Tính diện tích tam giác theo công thức Hê-rông S= B6 In kết C,S Lưu đồ thuật toán Như vậy: Một toán có nhiều thuật toán với cách biểu diễn khác Vấn đề ta phải tìm thuật toán tốt để giải toán 2.1.3 Diễn đạt thuật giải giả ngôn ngữ - Giả ngôn ngữ  Dựa ngôn ngữ lập trình bậc cao  Gần với ngôn ngữ tự nhiên người  Ví dụ: Ngôn ngữ giả Pascal (tựa Pascal) có ký pháp giống với ngôn ngữ lập trình Pascal, rút gọn cho dễ diễn đạt - Giả ngôn ngữ đưa với mục đích diễn đạt giải thuật cho gần với ngôn ngữ lập trình ngôn ngữ tự nhiên - Sử dụng giả ngôn ngữ khiến việc chuyển từ giải thuật sang chương trình dễ dàng - Ví dụ: Giải thuật tính tổng n số tự nhiên Nhập N i:=0 S:=0 REPEAT S:=S+i i:=i+1 UNTIL (i>N) In S 2.2Thiết kế phân tích giải thuật - Quá trình viết chương trình giải toán:  Phân tích yêu cầu toán  Thiết kế giải thuật  Viết chương trình  Chạy thử, đánh giá - Thiết kế giải thuật từ yêu cầu toán, diễn đạt giải thuật giải toán  Mô-đun hoá việc giải toán  Tinh chỉnh bước - Phân tích giải thuật  Xem xét tiêu chuẩn giải thuật có thoả mãn không, có đến mức độ 2.2.1 Thiết kế từ xuống BÀI TOÁN A A1 B C C1 A2 C2 10 A2.1 A2.2 A2.3 Các toán lớn đòi hỏi giải thuật có quy mô lớn - Mô-đun hoá  Bài toán = nhiều mô-đun  Mô-đun lớn = nhiều mô-đun  Việc giải mô-đun mức thấp “đủ đơn giản” - Thiết kế từ xuống (top-down design): Bài toán xem xét từ tổng quát đến chi tiết Ví dụ: Bài toán giải phương trình bậc 2TRÌNH BẬC II GIẢI PHƯƠNG NHẬP HỆ SỐ XỬ LÝ TRƯỜNG HỢP SUY BIẾN HIỂN THỊ KẾT QUẢ TRƯỜNG HỢP KHÔNG SUY BIẾN TÍNH DELTA TÍNH NGHIỆM THEO DELTA 11 2.2.2 Phương pháp tinh chỉnh bước - Phương pháp tinh chỉnh bước (stepwise refinement)  Ban đầu, sử dụng ngôn ngữ tự nhiên để diễn tả công việc giải thuật  Các bước sau, công việc chi tiết hoá dần dần, ngôn ngữ tự nhiên thay giả ngôn ngữ  Cuối cùng, giả ngôn ngữ chuyển sang ngôn ngữ lập trình - Đặc điểm  Thể rõ ý tưởng thiết kế từ xuống  Gắn liền việc thiết kế giải thuật với việc lập trình - Ví dụ: Sắp xếp dãy số theo thứ tự tăng dần  Phác thảo “thô” với “ý tưởng bản”  “Từ dãy số chưa xếp, tìm số nhỏ đưa lên đầu”  Lặp lại quy trình tới dãy chưa xếp trở thành rỗng  Ban đầu, dãy chưa xếp dãy cho, dãy xếp rỗng  Lưu trữ dãy “mảng” (danh sách số), đưa số nhỏ (aj) lên đầu danh sách đổi chỗ với số  Đổi chỗ  Số trung gian := aj  aj := số  Số : = số trung gian  …, cuối ta chương trình với ngôn ngữ cụ thể 2.2.3 Phương pháp phân tích giải thuật - Tính đắn  Chạy thử nghiệm, đối chiếu kết phát tính sai  Dùng công cụ toán học để chứng minh tính đắn - Tính đơn giản  Giải thuật hiểu, dễ lập trình không? - Tính hiệu  Đơn giản chưa hiệu  Đối với nhiều toán, tính hiệu quan trọng, giải thuật đơn giản lại gây tốn tài nguyên, chạy chậm  Thời gian tính toán Độ phức tạp tính toán  Những giải thuật hiệu phải có độ phức tạp (thời gian) tính toán chấp nhận 12 - Tính dừng  Chứng minh, suy luận  Chạy thử Chương III: MÔ HÌNH, PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT Mô hình Để xây dựng công cụ hỗ trợ lập trình dựa sở thuật toán bước khởi đầu ta phải mô hình hóa toán Như biết có nhiều phương pháp để mô tả giải thuật: - Phương pháp biểu diễn bước - Phương pháp vẽ sơ đồ khối - Phương pháp giả ngôn ngữ Trong phương pháp phương pháp biểu diễn giải thuật sơ đồ thuật toán hữu hiệu nhất, thiết kế Thông qua lập trình viên thao tác để biến thành chương trình cụ thể Phương pháp biểu diễn thuật toán sơ đồ thuật toán mô tả sau: - Sử dụng hình khối để minh hoạ cho lệnh hay thao tác - Sử dụng mũi tên để diễn đạt thứ tự thực - Đây cách diễn đạt khoa học, có tính quán cao Begin End - Các hình khối bản:*) - Khối bắt đầu *) Khối kết thúc A Điều kiện Đúng *) Khối thao tác cụ thể Sai *) Khối kiểm tra điều kiện A 13 *) Khối vào/ra liệu *) Khối gọi chương trình - Các cấu trúc thường gặp: Ví dụ 1: Sơ đồ khối tính chu vi, diện tích hình chữ nhật (Hình trái) Ví dụ 2: Sơ đồ khối tính tổng từ N (Hình phải) Từ mô tả để xây dựng công cụ hỗ trợ lập trình dựa sở thuật toán đưa mô hình toán sau: - Xây dựng công cụ hỗ trợ vẽ sơ đồ thuật toán 14 - Xây dựng phần mềm sinh mã chương trình nguồn pascal từ sơ đồ thuật toán Phương pháp giải Trong sơ đồ khối, khối có chức riêng Mỗi khối phải thể khối gì, thực công việc gì…Ngoài có đường để nối khối Thuật toán thực theo dẫn đường từ ta phải tiến hành xây dựng khối,các đường cho đảm bảo tính chất Mỗi khối, đường ta gán cho thuộc tính tương ứng, thuộc tính định chức khối, đường 2.1Khối BEGIN (START) Ký pháp: START Các thuộc tính: - Id: Mã đối tượng - Type: Kiểu đối tượng (Start) - Line in: Mã mũi tên vào - Line out: Mã mũi tên - Outext: Để hiển thị thông tin khối 2.2Khối END (END) Ký pháp: END Các thuộc tính: - Id: Mã đối tượng - Type: Kiểu đối tượng (end) - Line in: Mã mũi tên vào - Line out: Mã mũi tên - Outext: Để hiển thị thông tin khối 15 2.3 Khối thao tác cụ thể (Process) Ký pháp: A Các thuộc tính: - Id: Mã đối tượng - Type: Kiểu đối tượng (process) - Line in: Mã mũi tên vào - Line out: Mã mũi tên - Outext: Để hiển thị thông tin khối 2.4 Khối kiểm tra điều kiện (Decision) Ký pháp: Các thuộc tính: - Id: Mã đối tượng Điều kiện Đúng Sai - Type: Kiểu đối tượng (Decision) - Line in: Mã mũi tên vào - Line out: Mã mũi tên - Outext: Để hiển thị thông tin khối 2.5 Khối nhập liệu vào (Input) Ký pháp: Các thuộc tính: - Id: Mã đối tượng - Type: Kiểu đối tượng (Input) - Line in: Mã mũi tên vào - Line out: Mã mũi tên - Outext: Để hiển thị thông tin khối 2.6 Khối xuất liệu (Output) Ký pháp: Các thuộc tính: 16 - Id: Mã đối tượng - Type: Kiểu đối tượng (Output) - Line in: Mã mũi tên vào - Line out: Mã mũi tên Outext: Để hiển thị thông tin khối 2.7 Khối gọi chương trình (Function) Ký pháp: A Các thuộc tính: - Id: Mã đối tượng - Type: Kiểu đối tượng (Function) - Line in: Mã mũi tên vào - Line out: Mã mũi tên - Outext: Để hiển thị thông tin khối 2.8 Đường nối (Line) Ký pháp: Các thuộc tính: - Id: Mã đối tượng - Type: Kiểu đối tượng (Line) - Con_From: Kết nối từ đối tượng - Con_To: Kết nối tới đối tượng 2.9 Điểm nối (Connect) Ký pháp: Các thuộc tính: - Id: Mã đối tượng - Type: Kiểu đối tượng (Conn) - Line in: Mã mũi tên vào - Line out: Mã mũi tên 3.0 Kết đạt 3.1 Giao diện chương trình: 17 Tại cửa sổ chương trình có hệ thống menu có mục sau: + Menu File gồm: Tạo sơ đồ khối, ghi lại, thoát khỏi chương trình + Menu Change Shape: Thay đổi thông tin khối màu sắc, kích cỡ + Menu Delete: Cho phép xóa khối, đường + Menu Help: Trợ giúp sử dụng chương trình Trong chương trình cho phép sử dụng khối bên trái để tạo đới tượng ngiên cứu Để kết nối đối tượng với tạo thành sơ đồ khối cần phải chọn đối tượng sau chọn nút liên kết để tạo thành sơ đồ khối hoàn chỉnh Nếu cần xóa đối tượng tiến hành chọn đối tượng cần xóa sau chọn mục xóa đối tượng Nếu đặt liên kết sai chọn đường cần xóa sau chọn nút lệnh xóa đường 18 3.2: Giao diện xây dựng thuật toán sơ đồ khối: Tạo mã Pascal Sau chạy thử, ta sử dụng chức [Lưu đồ]\ [Tạo mã Pascal] để sinh chương trình Pascal Ví dụ với lưu đồ toán: In hình số nhỏ ba số nhập từ bàn phím, ta có lưu đồ sau: 19 Chọn [Lưu đồ]\ [Tạo mã Pascal], chương trình chạy Turbo Pascal để mở chương trình kết sau: PHẦN III KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ Xây dựng hệ thống sơ đồ khối, vận dụng vào giảng dạy chương III"Tổ chức rẽ nhánh lặp"Sử dụng sơ đồ khối vào giải toán lập trình có cấu trúc lặp.Đề tài ứng dụng vào giảng dạy trường THPT Lê Văn Hưu đạt kết tốt Phần lớn em hứng thú, gây ý tìm hiểu trình học lập trình KIẾN NGHỊ - Để tiết kiệm thời gian học đạt kết cao, giáo viên cần chuẩn bị sẵn chương trình vào máy Học sinh chạy chương trình thử với test liệu khác (Giáo viên nên sử dụng máy chiếu để giới thiệu, giúp em dễ quan sát nôi dung giảng).- Đề tài chí phần ứng dụng vào dạy chương III: "Tổ chức rẽ nhánh lặp tin học lớp 11" Tôi mong góp ý đồng nghiệp để đề tài ngày hoàn thiện 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tác giả: Hồ Sĩ Đàm - Hồ Cẩm Hà - Nguyễn Đức Nghĩa - Nguyễn Thanh Tùng - Ngô Ánh Tuyết (sách tin học 11) Tác giả: Lê Khắc Thành - Hồ Cẩm Hà - Nguyễn Vũ Quốc Hưng: Tài liệu bồi dưỡng thường xuyên VG THPT chu kỳ III (2004-2007) Tác giả: Quách Tuấn Ngọc - Ngôn ngữ lập trình PASCAL (Lý thuyết Bài tập) Giáo trình lập trình TURBO 7.0: Tác giả GS-TS Bùi Thế Tâm Giáo trình lập trình TURBO 7.0 Nâng Cao: tác giả GS Phạm Văn Ất Lập trình CSDL Visual Basic 6.0: Tác giả Nguyễn Thị Ngọc Mai 21 PHỤ LỤC PHẦN I MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: MỤC ĐÍCH YÊU CẦU ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: a Phạm vi nghiên cứu: b Phương pháp nghiên cứu: 5/ THUẬN LỢI - KHÓ KHĂN a.Thuận lợi: b Khó khăn: PHẦN II NỘI DUNG Chương I: MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA BÀI TOÁN Mục đích: Yêu cầu: Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Thuật toán: 1.1 Định nghĩa giải thuật 1.2 Giải thuật theo cách hiểu thông thường 1.3 Các thao tác thuật giải 1.4 Định nghĩa 1.5 Từ giải thuật đến chương trình Các phương pháp biểu diễn: 2.1 Các phương pháp biểu diễn giải thuật 2.1.1 Phương pháp biểu diễn bước 2.1.2 Diễn đạt giải thuật sơ đồ khối 2.1.3 Diễn đạt thuật giải giả ngôn ngữ 2.2 Thiết kế phân tích giải thuật 2.2.1 Thiết kế từ xuống 2.2.2 Phương pháp tinh chỉnh bước 2.2.3 Phương pháp phân tích giải thuật 22 Chương III: MÔ HÌNH, PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT Mô hình Phương pháp giải - Khối BEGIN (START) - Khối END (END) - Khối thao tác cụ thể (Process) - Khối kiểm tra điều kiện (Decision) - Khối nhập liệu vào (Input) - Khối xuất liệu (Output) - Khối gọi chương trình (Function) - Đường nối (Line) - Điểm nối (Connect) 3.0 Kết đạt 3.1 Giao diện chương trình: 3.2: Giao diện xây dựng thuật toán sơ đồ khối: PHẦN III KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ KIẾN NGHỊ 23 ... phương pháp hình thức tổ chức dạy chương III “ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC TIN HỌC LỚP 11 - CHƯƠNG III CẤU TRÚC RẼ NHÁNH VÀ LẶP” Để phần giúp học sinh lĩnh hội kiến thức tốt MỤC ĐÍCH YÊU CẦU Phương. .. sang học sinh ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Đối tượng: - Phương pháp dạy học kiến thức chương III “CẤU TRÚC RẼ NHÁNH VÀ LẶP” - Các hình thức tổ chức dạy học tổ chức theo chủ đề, nội dung PHƯƠNG PHÁP... Phương pháp hình thức tổ chức dạy chương III “CẤU TRÚC RẼ NHÁNH VÀ LẶP LỚP 11” nhằm định hướng cho học sinh cách thức học tập để phát huy tính tích cực, tự học, chủ động, sáng tạo người học, chuyển