Dạy học thuật toán tìm kiếm nhị phân

Sáng kiến kinh nghiệm Dạy học thuật tốn tìm kiếm nhị phân tin học lớp 11 theo phương pháp tinh chế bước GV Bùi Thiện Quý THPT Hưng Yên Sáng kiến kinh nghiệm PHẦN I: MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Phương pháp dạy học có vai trò quan trọng q 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 thơng mẻ, bên cạnh phương pháp để dạy học mơn 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 tốn ngơn 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 tốn phương pháp tinh chế bước Phương pháp áp dụng thông qua đề tài: “Dạy học thuật tốn tìm kiếm nhị phân tin học lớp 11 theo phương pháp tinh chế bước” Mặc dù nội dung thuật tốn 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 thơng, đặc biệt dạy học lập trình Tin học lớp 11 Góp phần đổi phương pháp dạy học trường phổ thơng nói chung mơn Tin học nói riêng Góp phần khơi dậy lòng đam mê, u thích hứng thú học mơn Tin học học sinh Đặc biệt tạo học sinh có cách tư học thuật toán lập trình GV Bùi Thiện Quý THPT Hưng Yên Sáng kiến kinh nghiệm ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Phương pháp tinh chế bước việc áp dụng vào dạy học thuật tốn lập trình thuật tốn “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 tốn “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 tốn sau dạy, thơng 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 GV Bùi Thiện Quý THPT Hưng Yên Sáng kiến kinh nghiệm PHẦN II: NỘI DUNG “DẠY HỌC THUẬT TỐN 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 khơng đến lĩnh vực có giáo dục Giáo dục lĩnh vực xem quan trọng đất nước, đất nước có mạnh hay khơng 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 cơng 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 Vưgơtxki 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 GV Bùi Thiện Quý THPT Hưng Yên Sáng kiến kinh nghiệm 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 hồn thiện Thực tế mơn học thực việc đổi phương pháp, nâng cao hiệu chất lượng dạy Đối với môn Tin học việc đổi phương pháp dạy quan trọng, mơn 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 mơn học khác như: Tốn, Vật lí, Tiếng Anh, … Một mặt chậm trễ đổi giáo viên, việc bồi dưỡng thường xun chưa nhiều, chưa tìm tòi phát phương pháp Trong nội dung chương trình Tin học phổ thơng việc dạy học lập trình việc khó khăn, giáo viên vấp phải Bởi liên quan đến thuật tốn, điều khó chỗ để học sinh hiểu thuật tốn khó khăn học sinh Ngồi ra, ứng dụng thuật toán vào toán khác lại việc khó hơn, mà học sinh nghe đến thuật tốn chúng sợ khả tư chúng hạn chế Nếu dạy theo phương pháp thơng thường học sinh học cách máy móc khơng hiểu sâu thuật tốn hoạt động dẫn đến việc chuyển hóa thuật tốn để viết ngơn ngữ lập khó thực được, để ứng dụng thuật tốn vào tập đơn giản khơng thể làm Chính mà cần đưa phương pháp dạy để vừa hiểu thuật tốn, vừa biết cách xây dựng thuật tốn ngơn ngữ lập trình cần thiết Phương pháp khơng thực thuật tốn mà áp dụng vào thuật tốn khác, cho nội dung khác nội môn Tin học 1.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN Đặc điểm môn Môn Tin học đến khơng mơn 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, mơn học có đặc thù riêng liên quan đến việc sử dụng cơng cụ máy tính để thực nội dung môn học dễ bị lạc hậu phát triển ngành khoa học Tin học nhanh Sự liên GV Bùi Thiện Quý THPT Hưng Yên Sáng kiến kinh nghiệm 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 mơn học Tin học lại có liên quan nhiều đến tư Toán học, mà học sinh yếu tư Tốn 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 thơng tin Khơng vậy, số giáo viên yếu khả tư thuật tốn, 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 tốn hay dạy lập trình theo kiểu hàn lâm, kinh viện, có dạy lập trình sử dụng máy tính gõ ln chương trình chạy Dẫn đến học sinh khả tìm hiểu tư giải thuật tốn, 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 mơn học Ngồi 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 khơng quan tâm đến nội dung học Có học sinh hiểu mơn học mơn học phụ khơng có tác dụng nhiều chương trình giáo dục phổ thơng Bên cạnh học sinh yếu tư lơgic, khả sáng tạo suy luận việc học lập trình Học sinh học thuật tốn khơng hình dung đường thuật tốn tổng quát hóa cách thức hoạt động, từ việc người ta đưa cho máy tính thực làm GV Bùi Thiện Quý THPT Hưng Yên Sáng kiến kinh nghiệm CHƯƠNG 2: DẠY HỌC THUẬT TỐN 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 tốn từ ngơn ngữ tự nhiên (liệt kê hay sơ đồ khối) thành chương trình hồn chỉnh Rèn luyện kỹ quan trọng bước tư từ thuật tốn chương trình ngơn ngữ cụ thể Nếu việc thực kỹ khơng tốt dẫn đến chương trình tồi khơng hiệu quả, chí lỗi sai thuật tốn 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 tốn) khác nhau, nhiên để giáo viên tổ chức dạy hay hướng dẫn học sinh thực viết chương trình cho thuật tốn tốn dễ hiểu vấn để cần đặt Do việc tinh chỉnh bước cho tốn máy tính phương pháp khoa học, có hệ thống giúp phân tích thuật tốn cấu trúc liệu từ thành chương trình Vậy cốt lõi vấn đề biết phương pháp phát triển để chuyển ý tưởng thành chương trình hồn chỉnh Một chương trình ban đầu hay nói gần thuật tốn thường viết dạng tự nhiên (ở ngôn ngữ tiếng Việt) thể tổng thể q trình thực thuật tốn Phương pháp tính chế bước thực phân tích câu lệnh chi tiết ngơn ngữ lập trình Pascal Nói cách dễ hiểu phương pháp tình chế bước làm rõ dần bước thực thuật tốn q trình chuyển thành chương trình ngơn ngữ cụ thể Các bước thuật tốn làm rõ lên để người đọc cảm nhận thuật tốn viết ngơn ngữ lập trình Đây phương pháp mà giáo viên hướng học sinh nhìn rõ dần thuật tốn ngơn ngữ cụ thể, việc cài đặt thuật tốn dễ áp dụng cho toán đơn giản khác dễ dàng tối ưu hơn, dễ hiểu 2.2 BÀI TỐN TÌM KIẾM Cho dãy A gồm N số nguyên khác nhau: a 1, a2, ,aN số nguyên k (gọi tắt khóa k) Cần biết có hay khơng số i (0 ≤ i ≤ N) mà = k Nếu có cho biết số Xác định tốn: Input: Dãy A gồm N số nguyên khác a 1, a 2, ,a N số nguyên k; Output: Chỉ số i mà = k thơng báo khơng có phần tử dãy A có giá trị k GV Bùi Thiện Quý THPT Hưng Yên Sáng kiến kinh nghiệm 2.3 THUẬT TỐN TÌM KIẾM NHỊ PHÂN Xét toán trường hợp đặc biệt Input dãy A xếp tăng dần (a1