Xây dựng thuật toán bằng sơ đố khối để nâng cao chất lượng giờ dạy môn tin học lớp 8 trường THCS nga liên

I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Ngày nay, công nghệ thông tin ứng dụng rộng rãi thực tế nhiều lĩnh vực Để đáp ứng nhu cầu xã hội, mơn Tin học đưa vào trường trung học sở nhằm bước đầu cung cấp cho em học sinh kiến thức Tuy nhiên, đặc trưng môn học có khái niệm trừu tượng nên em gặp nhiều khó khăn q trình tiếp thu Đặc biệt chương trình Tin học 8, học phần lập trình địi hỏi phải tư khó khăn em bước “Lựa chọn thiết kế thuật toán” Việc lựa chọn thiết kế thuật tốn để giải tốn máy tính bước quan trọng Bởi bỏ qua bước đơi việc lập trình cho kết không tối ưu Cũng giống giải tập Tốn, Vật lý, để tìm kết xác buộc học sinh phải xác định công thức cần áp dụng công thức Điều quan trọng hơn, việc lựa chọn thiết kế thuật tốn để giải tốn máy tính học sinh cịn lúng túng Mặt khác giúp rèn luyện cho học sinh khả tư duy, sáng tạo, biết phân tích giải tình Đây kỹ cần thiết để sau em hoà nhập vào thực tế sống Từ lý nêu trên, qua thực tế giảng dạy thân thấy cần đưa số kinh nghiệm để trao đổi với đồng nghiệp nhằm giúp học sinh bước đầu hiểu rõ tiếp cận với thuật toán giải toán để việc lập trình đạt kết tốt với đề tài: “Xây dựng thuật toán sơ đồ khối để nâng cao chất lượng dạy môn Tin học lớp trường THCS Nga Liên” Vì thời gian có hạn, tơi trình bày cách xây dựng thuật tốn để giải tốn cách lập sơ đồ khối Mục đích nghiên cứu Cung cấp cho học sinh số phương pháp nâng cao phương pháp lựa chọn thiết kế thuật toán Giúp học sinh hiểu rõ chất phương pháp từ biết cách lựa chọn thiết kế thuật toán cách hợp lí cho trường hợp Giúp cho em học sinh nắm vững kiến thức có thêm số kỹ vận dụng kiến thức để lập thiết kế thuật tốn vào tập cụ thể Tạo cho học sinh niềm tin, yên tâm, say mê học tập tìm tịi thêm mơn Tin học Phát huy q trình học sinh tự nhận thức, tự khám phá tìm tịi tri thức cách chủ động, tích cực trình tự phát giải vấn đề Góp phần nâng cao chất lượng, hiệu dạy học môn Tin học trường THCS Nga Liên Ngồi tơi cịn tìm tịi, mở rộng, nâng cao để giúp học sinh giỏi lập trình tốn khó nhiều cách khác nhằm phát triển tư sáng tạo, rèn luyện trí thơng minh Từ em có khả giải tập thực hành cách tự tin chủ động Trên sở đề xuất số ý kiến việc giúp học sinh lập thiết kế thuật toán cách hiệu Đối tượng nghiên Xây dựng thuật toán sơ đồ khối môn Tin học cho học sinh khối trường THCS Nga Liên năm học 2016 – 2017 Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết Tìm đọc nghiên cứu kĩ sách giáo khoa, tài liệu có liên quan đến việc rèn kỹ lựa chọn thiết kế thuật toán cho học sinh nhằm xây dựng sở lí luận cho đề tài 4.2 Phương pháp thu thập thông tin Khảo sát thực tế học sinh: Qua kiểm tra 4.3 Phương pháp điều tra khảo sát thực tế Trực tiếp dự giáo viên, trao đổi đồng nghiệp cách hướng dẫn học lựa chọn thiết kế thuật toán cụ thể, xem đồng nghiệp cảm thấy dạy vấn đề phần khó dạy để rút kinh nghiệm Trao đổi với học sinh xem lựa chọn thiết kế thuật toán em cảm thấy khó bước nào, sao? Trực tiếp chấm, chữa kiểm tra thường xuyên, kiểm tra định kì, kết thi học sinh giỏi cấp qua năm học học sinh nhằm tìm hiểu việc rèn luyện kĩ lựa chọn thiết kế thuật toán học sinh 4.4 Phương pháp thống kê, xử lí số liệu Từ kết khảo sát, tiến hành thống kê, so sánh, phân tích xử lí thông tin, thu thập ý kiến phản hồi học sinh đồng nghiệp để khái qt hóa tình hình nắm bắt kiến thức kĩ lựa chọn thiết kế thuật toán học sinh để đưa biện pháp khắc phục Những điểm sáng kiến kinh nghiệm Sáng kiến nghiên cứu áp dụng lần trường THCS Nga Liên II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lý luận Đa số câu nói hàng ngày người như: “Lập bảng điểm bạn lớp”, ”so sánh chiều cao hai bạn Long Trang”, “Nếu….thì…”, “Nếu…thì…ngược lại ….” diển đạt thuật toán Thuật toán( hay giải thuật–tiếng Anh Algorithms) để giải toán dãy hữu hạn thao tác xếp theo trình tự xác định cho sau thực dãy thao tác ấy, từ Input toán, ta nhận Output cần tìm [1] Để biểu diễn thuật tốn ta sử dụng: Ngơn ngữ tự nhiên, lưu đồ, mã giả Với ngơn ngữ tự nhiên dễ diễn đạt nhập nhằng ngữ nghĩa; mã giả học sinh chưa học; lưu đồ hay sơ đồ khối công cụ trực quan để diễn đạt thuật toán Biểu diễn thuật toán lưu đồ giúp học sinh theo dõi phân cấp trường hợp trình xử lý thuật toán đơn giản tường minh Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến - Tin học môn đưa vào giảng dạy khóa trường THCS, kinh nghiệm áp dụng phương pháp dạy học tích cực xử lí tình sư phạm chưa tốt đặc biệt giáo viên trẻ Trong trình dạy học thường sa vào phương pháp cũ điều tránh khỏi Từ dạy học thụ động sang dạy học tích cực, giáo viên khơng cịn đóng vai trị đơn người truyền đạt kiến thức mà trở thành người thiết kế, tổ chức hướng dẫn hoạt động độc lập để học sinh tự chiếm lĩnh tri thức, kĩ năng, thái độ học tập theo yêu cầu chương trình Đây cơng việc khơng dễ địi hỏi người dạy phải vận dụng cách nhuần nhuyễn phương pháp trình tổ chức dạy - Trên địa bàn xã, học sinh em nhiều thành phần dân cư việc tiếp nhận kiến thức Tin học không đồng đều, em thích máy tính để chơi trò chơi máy chưa ý thức tầm quan trọng môn nên chất lượng học tập chưa cao Gia đình em cịn nghèo chưa có điều kiện để mua máy tính, điều làm cho mơn gặp nhiều khó khăn - Máy tính trường học trang bị it so với số lượng học sinh, số lượng máy hư hỏng nhiều so với số lượng máy móc trang bị ban đầu Phịng máy chưa có thiết bị chống ẩm, thiết bị bảo quản máy Đang cịn tình trạng 3, học sinh ngồi học máy - Qua lớp dạy, học đến phần lập trình Pascal đa số em học sinh cịn lúng túng viết chương trình Đặc biệt khái niệm toán thuật toán, em chưa nắm vững hay bỏ quên bước Do viết chương trình, sản phẩm thu chưa đảm bảo tính tối ưu Trong năm học 2015 - 2016, đề khảo sát cho học sinh khối sau: Nội dung câu hỏi: Tính tổng 100 số tự nhiên Kết việc học sinh tiếp thu kiến thức môn Tin học hai lớp 8A 8B sau: Sĩ Loại giỏi Loại Loại TB Loại yếu Loại Lớp % SL % SL % SL % số SL % SL 8A 40 13 20 50 15 38 0 8B 28 0 29 22 79 11 0 Với thực trạng trên, tơi tìm hiểu, nghiên cứu để tìm biện pháp khắc phục nâng cao chất lượng dạy học mơn Tin học Đó lý tơi chọn đề tài thực từ đầu năm học 2016 – 2017 Vậy để học sinh sử dụng ngơn ngữ lập trình để lập trình tốn giáo viên phải làm nào? Đây vấn đề cấp thiết Dưới xin trình bày phương pháp minh họa số dạng tập giúp học sinh lớp xây dựng thuật toán sơ đồ khối nhằm mang lại hiệu cao dạy học Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 3.1 Nghiên cứu sở lý thuyết * Bài toán - Trong phạm vi Tin học, quan niệm tốn việc mà ta muốn máy tính thực - Khi dùng máy tính giải tốn, ta cần quan tâm đến hai yếu tố: o Đưa vào máy thơng tin (Input) o Cần lấy thơng tin (Output) * Thuật tốn Những đặc trưng thuật tốn: - Tính xác định: Các thao tác thuật tốn phải xác định, khơng nhập nhằng, mơ hồ để dễ dàng cài đặt hệ tự động hóa - Tính dừng: Thuật tốn phải dừng sau số hữu hạn bước thực - Tính đắn: Thuật tốn phải cho kết theo u cầu tốn - Tính phổ dụng: Thuật tốn sử dụng lại để giải lớp tốn tương tự - Tính hiệu quả: Thuật toán cần tối ưu sử dụng nhớ đáp ứng yêu cầu toán thời gian ngắn Thực tế khó đạt hai yêu cầu thuật toán [1] Lưu đồ thuật toán hay sơ đồ khối (Flow chart): cơng cụ cho phép biểu diễn thuật tốn cách trực quan Thường dùng cơng cụ lưu đồ thuật toán tương đối ngắn, biểu diễn trang giấy [1] Các hình sử dụng lưu đồ: oval mô tả điểm xuất phát / kết thúc Hình chữ nhật mơ tả hay nhiều thị máy cần thực Hình bình hành mơ tả thao tác nhập/xuất liệu Hình thoi mơ tả rẻ nhánh, lựa chọn, phép kiểm tra điều kiện Mũi tên hướng lưu chuyển thao tác 3.2 Lựa chọn thiết kế thuật tốn thơng qua dạng tập 3.2.1 Dạng 1: Bài tốn khơng phân nhánh Ví dụ 1: Cho A= x2 + y2; B= x + y + 3A; C= xy + A - 2B2; x,y ∈R Hãy mơ tả thuật tốn giải tốn sơ đồ khối để tính * Xác định tốn: • Input: x,y • Output: C Lưu ý: Muốn tính C ta phải tính A B Sơ đồ khối: Begin Nhập x, y A←x*x+y*y B←x+y+3*A C←x*y+A-2*B*B Thông báo kết C End Begin Ví dụ 2: Nhập từ bàn phím độ dài cạnh Nhập x, ycủa tam giác ABC, tính chu vi giác ABC Hãy mơ tả thuật tốn giải toán sơ đồ khối * Xác định toán: - Input: độ dài cạnh a, b, c A←x*x+y*y - Output: chu vi Sơ đồ khối: Begin B←x+y+3*A C←x*y+A-2*B*B Nhập a, b, c Thông báo kết C p←a+b+c End Thông báo p End BÀI TẬP: Hãy mô tả thuật toán giải toán sau sơ đồ khối: Nhập từ bàn phím độ dài cạnh tam giác ABC tính diện tích đường cao tam giác Hướng dẫn: - Input: độ dài cạnh a,b,c - Output: diện tích, đường cao ha, hb, hc - Sử dụng công thức: Diện tích: s = p(p-a)(p-b)(p-c) ; Các đường cao: ha= 2s ; a hb= 2s ; b hc= 2s ; c 3.2.2 Dạng 2: Bài tốn có phân nhánh Sơ đồ: * Dạng thiếu Đúng Điều kiện Câu lệnh Sai * Dạng đủ Câu lệnh Sai Điều kiện Đúng Câu lệnh Chú ý: Ta sử dụng cấu trúc rẽ nhánh lồng Ví dụ 1: Tìm số lớn hai số thực a b Hãy mơ tả thuật tốn giải tốn sơ đồ khối * Xác định tốn: • Input: a, b • Output: Số lớn hai số Sơ đồ khối: Begin Nhập a, b S a>=b Lớn b Đ Lớn a End Ví dụ 2: Tìm số lớn ba số thực a, b c Hãy mô tả thuật toán giải toán sơ đồ khối * Xác định tốn: • Input: ba số thực a, b, c • Output: Số lớn ba số Sơ đồ khối: Begin Nhập a, b, c S S Đ a> b Đ S S a>c Max ← a Đ b>c Max ← c Max ← b Thông báo Max Ví dụ 3: Cho phương trình bậc hai ax2+bx+c=0 Hãy mơ tả thuật tốn giải tốn sơ đồ khối End * Xác định tốn: • Input: a, b, c (a0) Thông báo Max kết thúc 10 • Output: Nghiệm x thoả phương trình ax2+bx+c=0 Sơ đồ khối: Begin Nhập a,b,c (a0) D←b*b-4*a*c Đ Thông báo PT vô nghiệm D End toán gặp Hướng dẫn: Sử dụng thuật Bài 2: Nhập điểm thi học sinh phân loại điểm thấp khơng đạt, từ đến < 6.5 trung bình, từ 6.5 đến =9 đến 10 xuất sắc Hướng dẫn: Sử dụng If lồng 11 3.2.3 Dạng 3: Bài tốn theo chu trình có bước lặp xác định Sơ đồ: Câu lệnh Sai Đúng Điều kiện 12 Ví dụ 1: Tính tổng S= + + +…+ 100 Hãy mơ tả thuật tốn giải toán sơ đồ khối * Xác định tốn: • Input: Số ngun dương n • Output: Tổng S Sơ đồ khối: Begin Nhập n S←0 i←1 S←S+ i i←i+1 Đ i ) a a +1 a + a+n Hãy mơ tả thuật tốn giải tốn sơ đồ khối * Xác định tốn: • Input: Số nguyên dương n a; • Output: Tổng S Sơ đồ khối: Ví dụ 3: Tính tồng S = Begin Nhập n a S←0 i←0 S←S+1/(a+i) i←i+1 Đ i≤ nS Thông báo S End 15 BÀI TẬP: Hãy mơ tả thuật tốn giải tốn sau sơ đồ khối: Bài 1: Tính tổng S= + + + ……… + n với n nhập từ bàn phím Bài 2: Tính tổng 1 S = + + + + n với n nhập từ bàn phím 3.2.4 Bài tốn theo chu trình lặp với số lần chưa biết trước Sơ đồ: Điều kiện Sai Đúng Câu lệnh Ví dụ 1: Tìm ước số chung lớn hai số nguyên dương a b 16 Hãy mô tả thuật toán giải toán sơ đồ khối * Xác định tốn: • Input: Số ngun dương a, b; • Output: UCLN(a, b) Sơ đồ khối: Begin Nhập a, b Đ a b S Thông báo UCLN a a>b S b←b - a Đ a←a - b End 17 Ví dụ 2: Tính tổng n số tự nhiên (n= 1, 2, 3, ) ( điều kiện tổng nhỏ lớn 1000) Hãy mô tả thuật toán giải toán sơ đồ khối * Xác định tốn: • Input: Số tự nhiên n; • Output: Tổng S Sơ đồ khối: Begin Nhập n S ←0 n← S S