Phát triển tư duy thuật giải cho học sinh thông qua dạy học các cấu trúc điều khiển và các kiểu dữ liệu có cấu trúc tin học lớp 11 THPT

Khoá luận tốt nghiệp trờng đại học vinh khoa công nghƯ th«ng tin - - Nguyễn thị lập Phát triển t thuật giải cho học sinh thông qua dạy học cấu trúc điều khiển kiểu liệu có cấu trúc Tin học lớp 11 THPT Khóa luận tốt nghiệp đại học Chuyên ngành: phơng pháp giảng dạy tin học Vinh - 2009 trờng đại học vinh khoa công nghệ thông tin - - Khãa luËn tèt nghiệp đại học Chuyên ngành: phơng pháp giảng dạy tin học Nguyễn Thị Lập 46A_CNTT Khoá luận tốt nghiệp Phát triển t thuật giải cho học sinh thông qua dạy học cấu trúc điều khiển kiĨu d÷ liƯu cã cÊu tróc Tin häc líp 11 THPT Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS Mai văn Trinh Sinh viên thực hiện: nguyễn thị lập Lớp: 46A - CNTT Vinh - 2009 Lời cảm ơn Để hoàn thành khoá luận này, cố gắng thân, đà nhận đợc giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo, cô giáo, gia đình bạn bè. Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Mai Văn Trinh ngời đà tận tình hớng dẫn, giúp đỡ bảo suốt trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo tổ môn phơng pháp dạy học Khoa CNTT Trờng Đại học Vinh đà hớng dẫn góp ý để hoàn thành khoá luận Chân thành cảm ơn tất thầy giáo, cô giáo tổ Toán Tin trờng THPT Đông Sơn - Đông Sơn Thanh Hóa đà tạo điều kiện giúp đỡ đóng góp ý kiến để thực đề tài Xin giử lời cảm ơn sâu sắc tới ngời thân bạn bè đà động viên, giúp đỡ để hoàn thành khoá luận Mặc dù đà cố gắng tiếp thu ý kiến thầy cô giáo hớng dẫn nỗ lực nghiên cứu, song khoá luận chắn tránh khỏi sai sót Vì vậy, mong đợc góp ý thầy cô giáo bạn để có đợc nhìn sâu sắc vấn đề nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! Vinh, 05/2009 Sinh viên Nguyễn Thị Lập Nguyễn Thị Lập 46A_CNTT Khoá luận tốt nghiệp Mục lục Trang Mở đầu 1 LÝ chọn đề tài .1 Mục đích nghiên cứu .2 Gi¶ thuyÕt khoa häc NhiƯm vơ nghiªn cøu .3 Đối tợng nghiên cứu Phơng pháp nghiªn cøu 6.1 Nghiªn cøu lý thuyÕt .3 6.2 Nghiªn cøu thùc tiÔn Cấu trúc luận văn Ch¬ng I: Cơ sở lý luận việc phát triển t thuật giải cho học sinh thông qua dạy học CTĐK kiểu DL có CT .5 1.1 C¬ së lý luËn 1.1.1 Quan điểm hoạt động phơng pháp dạy học6 1.1.2 T đặc điểm t .6 1.1.2.1 T duy7 1.1.2.2 Đặc ®iĨm cđa t duy7 1.2 Kh¸i niƯm tht to¸n .9 1.2.1 Kh¸i niƯm 1.2.2 Các đặc trng thuật to¸n Tính đơn trị .10 TÝnh hiƯu qu¶ 10 TÝnh tỉng qu¸t .10 1.2.3 Các phơng ph¸p biĨu diƠn tht to¸n .11 Ngôn ngữ tự nhiên ngôn ngữ toán häc 14 Lu ®å Sơ đồ khối .15 Ngôn ngữ trình .17 Ngôn ngữ lập trình 18 1.3 Khái niệm thuật giải 19 Nguyễn Thị Lập 46A_CNTT Khoá luận tốt nghiệp 1.4 Khái niệm t thuật giải20 1.5 Vấn đề phát triĨn TDTG cho häc sinh d¹y häc Tin häc .21 1.5.1 Vai trò việc phát triển TDTG dạy học Tin học trờng phổ thông 21 1.5.2 Những t tởng chủ đạo để phát triển t thuật giải dạy học Tin häc 27 1.6 KÕt luËn ch¬ng I 32 Chơng II: Một số định hớng s phạm góp phần phát triển TDTG cho học sinh thông qua dạy học CTĐK kiểu DL có cấu trúc 32 2.1 Những nội dung chủ yếu CTĐK kiểu DL có cấu trúc 32 2.2 Một số nguyên tắc dạy học theo hớng phát triển TDTG cho học sinh 2.3 Một số định hớng s phạm góp phần phát triển TDTG cho học sinh thông qua dạy học CTĐK kiểu DL có cÊu tróc 32 2.3.1 X©y dùng quy trình dạy học CTĐK kiểu DL cã cÊu tróc theo híng ph¸t triĨn TDTG .33 2.3.1.1 Quy trình dạy học chiếm lĩnh tri thức lập trình .33 2.3.1.2 Quy trình dạy học rèn luyện kỹ lập trình 38 Trình bày thể thuật giải đà biết 38 1.1 Mục đích yêu cÇu 38 1.2 Nhận dạng trình bày lại thuật giải 41 Thùc hiÖn thuật giải đà biết .53 Phân tách hoạt động .45 Têng minh hóa thuật giải47 Khái quát hoá hoạt động 51 Chän thuËt gi¶i tèi u 53 2.4 X©y dùng hƯ thống tập theo hớng phát triển t thuËt gi¶i cho häc sinh 55 Mét sè giáo án thực nghiệm dạy học theo hớng phát triển t thuËt gi¶i cho häc sinh 58 2.6 KÕt luËn ch¬ng II 73 Ch¬ng III: Thùc nghiƯm s phạm74 3.1 Mục đích nhiệm cụ thực nghiệm s phạm 74 3.2 Đối tợng thùc nghiƯm s ph¹m 74 3.3 Nội dung kết thực nghiệm s ph¹m 74 3.3.1 Néi dung thùc nghiÖm 74 3.3.2 KÕt qu¶ thùc nghiƯm 75 Ngun ThÞ LËp 46A_CNTT Khoá luận tốt nghiệp 3.4 Phân tích, nhận xÐt vµ rót kÕt ln tõ thùc nghiƯm s phạm .78 3.5 Kết luận chơng III .79 KÕt luËn 80 Phô lôc 81 Tµi liƯu tham kh¶o 83 Mở đầu Lí chọn đề tài Chúng ta biết ngày xà hội loài ngời đà trải qua ba thời kỳ kinh tế là: kinh tế nông nghiệp, kinh tế công nghiệp kinh tế tri thức (Knowlegde Economy) Toàn nhân loại đà bớc vào kỷ XXI thÕ kû cđa nỊn kinh tÕ tri thøc NỊn kinh tế đà tạo biến đổi to lớn mặt hoạt động ngời xà hội, sở hạ tầng xà héi míi – x· héi th«ng tin – x· héi đặt yêu cầu cao hoạt động trí tuệ, khác hẳn so với kinh tế sức ngời kinh tế tài nguyên xà hội nông nghiệp công nghiệp Nền kinh tế tri thức kinh tế sản sinh ra, phổ cập sử dụng tri thức giữ vai trò định phát triển kinh tế, tạo cải, nâng cao chất lợng sống Nh vậy, tri thức yếu tố định sản xuất, sáng tạo đổi động lực thúc đẩy sản xuất phát triển Công nghệ trở thành nhân tố quan trọng hàng đầu việc nâng cao suất, chất lợng, đặc biệt công nghệ Nguyễn Thị Lập 46A_CNTT Khoá luận tốt nghiệp thông tin ứng dụng rộng rÃi CNTT vào sản xuất lĩnh cực khác sống Nhận thấy rõ đợc tầm quan trọng CNTT từ thực tiễn công đổi đất nớc giai đoạn nay, năm qua Đảng Nhà nớc ta trọng đến việc phát triển, ứng dụng CNTT vào lĩnh vực đời sống xà hội đào tạo nguồn nhân lực cho CNTT phấn đấu đa Việt Nam thành xà hội tin học hoá Để thực đợc mục tiêu cách toàn diện năm học 2006 2007 môn Tin học ®· chÝnh thøc ®ỵc phỉ cËp ë bËc trung häc phổ thông Nhằm mục đích trang bị cho học sinh tri thức kỹ Tin học đồng thời tạo nguồn nhân lực hƯ míi cã kiÕn thøc Tin häc tèt ®Ĩ chn bị cho việc tin học hoá xà hội Tin học, nói rộng CNTT đợc coi lĩnh vực mẻ nhng phát triển nhanh mạnh mẽ, có tầm ứng dụng rộng rÃi Do môn Tin học đợc đa vào nhà trờng Phổ thông với mục đích là: làm cho tất học sinh tốt nghiệp trung học nắm đợc yếu tố Tin học với t cách thành tố văn hoá Phổ thông, Góp phần hình thành học sinh loại hình t liªn hƯ mËt thiÕt víi viƯc sư dơng CNTT nh t thuật giải, t điều khiển Ngoài kiến thức Tin học, sử dụng máy tính điện tử chơng trình Tin học phổ thông trang bị cho học sinh kiến thức, kỹ lập trình, biết vận dụng chúng để giải số tập bản, đồng thời bớc đầu chuẩn bị hành trang cho học sinh tiếp vào lĩnh vực giai đoạn Đặc biệt, qua dạy học lập trình cần rèn luyện cho học sinh loại hình t quan trọng t thuật giải Hơn nữa, trớc giải toán, trớc viết chơng tình cho máy tính cho dù đơn giản dù trình độ phải suy t nhiều cách gi¶i, vỊ tht gi¶i Trong tỉng thĨ kiÕn thøc vỊ Tin học, thuật giải hay hẹp thuật toán cấu trúc liệu đợc xem tri thức quan trọng hàng đầu thiếu cho dù ngôn ngữ lập trình muốn đạt đợc mục đích với hiệu cao Chính lý với mong muốn tìm cho đờng riêng để đến với phơng pháp dạy học môn Tin học, để từ tích luỹ trau dồi lực phẩm chất ngời giáo viên tơng lai, chọn đề tài: Phát triển t thuật giải cho học sinh thông qua dạy học cấu trúc điều khiển kiểu liệu có cấu trúc Tin học lớp 11 THPT làm đề tài nghiên cứu khoa học Nguyễn Thị Lập 46A_CNTT Khoá luận tốt nghiệp Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu khoá luận nghiên cứu sở lý luận thực tiễn, đề số định hớng s phạm nhằm phát triển t thuật giải cho học sinh trình dạy học cấu trúc điều khiển kiểu liệu có cấu trúc góp phần nâng cao chất lợng dạy học Tin học trờng phổ thông Giả thuyết khoa học Nếu đổi phơng pháp dạy học theo định hớng phát triển t thuật giải kích thích hứng thú học tập, tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh nâng cao chất chất lợng dạy học Tin học lớp 11 THPT Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt đợc mục đích đà nêu trên, khoá luận có nhiệm vụ: - Nghiên cứu sở khoa học việc phát triển t thuật giải cho học sinh dạy học Tin học 11 THPT - Phân tích tầm quan trọng việc dạy học lập trình giảng dạy môn Tin học trờng Phổ thông nhằm nâng cao nhận thức t cho häc sinh (nhÊt lµ t thuËt giải) - Làm rõ khái niệm t duy, t thuật giải, xác định nét đặc trng việc phát triển t thuật giải - Xây dựng quy trình dạy học theo hớng phát triển t thuật giải cho học sinh thông qua dạy học cấu trúc điều khiển kiểu liệu có cấu trúc Đối tợng nghiên cứu - Nội dung, phơng pháp dạy học lập trình chơng trình Tin học phổ thông - Sách giáo khoa sách giáo viên Tin học 11 - Hoạt động dạy học cấu trúc điều khiển kiểu liệu có cấu trúc trờng THPT Phơng pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lý thuyết * Nghiên cứu văn kiện Đảng Nhà nớc, Bộ giáo dục Đào tạo có liên quan đến việc dạy häc Tin häc ë trêng THPT * C¸c s¸ch b¸o, tạp chí có liên quan đến nội dung đề tài * Các tài liệu, giảng phơng pháp dạy học Tin học, phơng pháp dạy học môn Toán, tài liệu giáo dục học, tâm lý học * Nghiên cứu vị trí, khối lợng kiến thức lập trình chơng trình Tin học phổ thông Nguyễn Thị Lập 46A_CNTT Khoá luận tốt nghiệp * Nghiên cứu tài liệu ngôn ngữ lập trình Pascal 6.2 Nghiên cứu thực tiễn * Dự giờ, quan sát gìơ dạy giáo viên hoạt động học tập học sinh trình dạy học nói chung dạy học cấu trúc điều khiển kiểu liệu có cấu trúc nói riêng * Tìm hiểu qua giáo viên để nắm đợc tình hình giảng dạy học tập Tin học nhà trờng Phổ thông * Tiến hành thực nghiệm s phạm để kiểm chứng thông qua lớp thực nghiệm đối chứng lớp đối tợng Cấu trúc khoá luận Ngoài phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo, khoá luận gồm ba chơng: Chơng I: Cơ sở lý luận việc phát triển t thuật giải cho học sinh thông qua dạy học cấu trúc điều khiển kiểu liệu có cấu trúc Chơng II: Một số định hớng s phạm góp phần phát triển t thuật giải cho học sinh thông qua dạy học các cấu trúc điều khiển kiểu liệu có cấu trúc Chơng III: Thực nghiệm s phạm Nguyễn Thị Lập 46A_CNTT Khoá luận tốt nghiệp Chơng I Cơ sở lý luận việc phát triển t thuật giải cho học sinh thông qua dạy học cấu trúc điều khiển kiểu liệu có cấu trúc 1.1 Cơ sở lý luận 1.1.1 Quan điểm hoạt động phơng pháp dạy học Chúng ta biết trình dạy học trình điều khiển hoạt động học sinh nhằm đạt đợc mục đích dạy học Còn học tập trình xử lý thông tin Quá trình có chức năng: đa thông tin vào, ghi nhớ thông tin, biến đổi thông tin, đa thông tin điều phối Học sinh thực chức hoạt động Thông qua hoạt động thúc đẩy phát triển trÝ t ë häc sinh lµm cho häc sinh häc tËp mét c¸ch tù gi¸c, tÝch cùc XuÊt ph¸t tõ nội dung dạy học ta cần phát hoạt động liên hệ với vào mục đích dạy học mà lựa chọn để tập luyện cho học sinh số hoạt động thành phÇn gióp chóng ta tỉ chøc cho häc sinh tiÕn hành hoạt động với độ phức tạp vừa sức họ Việc tiến hành hoạt động nhiều đòi hỏi tri thức định, đặc biệt tri thức phơng pháp Những tri thức lại kết trình hoạt động khác Trong hoạt động, kết rèn luyện đợc mức độ lại tiền đề để tập luyện đạt kết cao Do cần phân bậc hoạt động theo mức độ khác làm sở cho việc đạo trình dạy học Trên sở đợc phân tích phơng pháp dạy học theo quan điểm hoạt động Khoá luận đợc nghiên cứu khuôn khổ lý luận dạy học, lấy quan điểm hoạt động làm tảng tâm lý học Nội dung quan điểm đợc thể cách tóm tắt qua t tởng chủ đạo sau: * Cho học sinh thực tập luyện hoạt động hoạt động thành phần * Hớng đích gợi động cho hoạt động * Truyền thụ tri thức, đặc biệt tri thức phơng pháp, nh phơng tiện kết hoạt động * Phân bậc hoạt động làm cho việc điều khiển trình dạy học Nh vậy, phân tích rõ đợc t tởng phơng pháp dạy học dựa quan điểm hoạt động góp phần phát triển phơng pháp dạy học theo hớng phát triển t thuật giải cho học sinh Nguyễn Thị Lập 46A_CNTT Khoá luận tốt nghiệp 1.1.2 T đặc điểm t T Theo tâm lý học : T trình tâm lý phản ánh thuộc tính chất, mối liên hệ quan hệ bên có tính quy luật vật tợng thực khách quan mà trớc ta đà biết T trình tâm lý thuộc nhận thức lý tính, mức độ nhận thức chất so với cảm giác tri giác Trong nhận thức lý tính trình mà chủ thể nhận thức, khái quát hoá từ kiện mà họ có cách cảm tính cách hệ thống hoá chúng đến thiết lập mối liên hệ chúng hiểu đợc mối quan hệ chất tợng nghiên cứu Từ phát biểu thành tri thức đợc kiểm tra lại thực nghiệm T giai đoạn cao nhận thức, sâu vào chất phát tính quy luật vật tợng hình thức nh biểu tợng, khái niệm, phán đoán suy nghĩ Đặc điểm t Với t cách mức độ thuộc nhận thức lý tính, khác xa chất so với nhận thức cảm tÝnh, t ngêi lµ chđ thĨ cã đặc điểm sau đây: * Tính có vấn đề: Đứng trớc hoàn cảnh, tình mà vốn hiểu biết cũ, phơng pháp hành động đà biết ngời không đủ để giải quyết, ngời rơi vào hoàn cảnh có vấn đề, lúc ngời phải vợt khỏi phạm vi hiểu biết tìm mới, hay nói cách khác ngời phải t * Tính gián tiếp : t phát chất vật, tợng quy luật chúng nhờ sử dụng công cụ, phơng tiện(nh đồng hồ, nhiệt kế, máy vi tính).Ngôn ngữ phơng tiện rÊt quan träng cđa t duy.Con ngêi lu«n dïng ng«n ngữ để t Nhờ đặc điểm gián tiếp mà t đà mở rộng không giới hạn khả nhận thức ngời * Tính trừu tợng khái quát: T phản ánh chất nhất, chung cho nhiều vật hợp thành nhóm, loại, phạm trù (khái quát), đồng thời loại bỏ khỏi vật đó, cụ thể, cá biệt Nói cách khác, t đồng thời mang tính chất trừu tợng khái quát * T ngời có liên hệ chặt chẽ với ngôn ngữ: Ngôn ngữ đợc xem phơng tiện t Nếu ngôn ngữ thân Nguyễn Thị Lập 46A_CNTT 10 ... viƯc phát triển t thuật giải cho học sinh thông qua dạy học cấu trúc điều khiển kiểu liệu có cấu trúc Chơng II: Một số định hớng s phạm góp phần phát triển t thuật giải cho học sinh thông qua dạy. .. đồng thời phát triển t thuật giải cho học sinh 1.5 Vấn đề phát triển t thuật giải cho học sinh dạy học Tin học 1.5.1 Vai trò việc phát triển t thuật giải dạy học Tin học trờng phổ thông Sau nghiên... luận tốt nghiệp Phát triển t thuật giải cho học sinh thông qua dạy học cấu trúc điều khiển kiểu liệu có cấu trúc Tin học lớp 11 THPT Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS Mai văn Trinh Sinh viên thực hiện: