Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.2. Phương pháp dạy học
1.2.4. Phương pháp algorit dạy học
Nếu grap cho phép mô tả cấu trúc của hoạt động thì algorit cung cấp phương tiện điều khiển hoạt động đó và tự điều khiển bản thân trong quá trình hoạt động.
1.2.4.1. Khái niệm algorit
a) Khái niệm: Algorit thường được hiểu là bản ghi chính xác, tường minh tập hợp những thao tác sơ đẳng, đơn trị theo một trình tự nhất định (tùy mỗi trường hợp cụ thể) để giải quyết bất kì vấn đề nào thuộc cùng một loại hay kiểu.
Định nghĩa này không mang tính chính xác khoa học nhưng nêu lên khá rõ bản chất của khái niệm.
Ví dụ: Trong các chất sau, chất nào là oxit?
A. H2SO4. C. N2. B. Al2O3. D. HCl.
Căn cứ vào grap nội dung của khái niệm oxit, ta có thể soạn được algorit nhận biết oxit theo hai dạng sau:
- Algorit giải (dạng dùng lời):
Thao tác 1: có phải là hợp chất không?
Nếu đúng: chuyển sang 2.
Nếu sai: không phải là oxit!
Thao tác 2: Phân tử có hai nguyên tố không?
Nếu đúng: chuyển sang 3.
Nếu sai: không phải là oxit!
Thao tác 3: một nguyên tố trong số đó có phải là oxi không?
Nếu đúng: chất đó là oxit Nếu sai: không phải là oxit!
- Algorit giải (dạng sơ đồ)
Hình 1.4. Sơ đồ - bloc của algorit nhận biết oxit b) Hai kiểu algorit dạy học
- Algorit nhận biết: Đó là algorit dẫn tới kết quả là sự phán đoán kiểu x thuộc A (A - một loại nào đó; x - đối tượng nhận biết).
- Algorit biến đổi: Tất cả những algorit không phải là algorit nhận biết thì đều thuộc algorit biến đối. Trong một algorit biến đổi có thể chứa đựng những thao tác (thậm chí cả algorit) nhận biết. Ngược lại, một algorit nhận biết có thể bao gồm những thao tác hoặc algorit biến đổi.
1.2.4.2. Ba khái niệm cơ bản của tiếp cận algorit a) Mô tả algorit
Đối với một hoạt động mà ta muốn algorit hóa, trước hết cần phải phát hiện ra cấu trúc của hoạt động đó và mô hình hóa cấu trúc đó. Chẳng hạn, giải bài toán quen thuộc: “cho lượng m của hợp chất AxBy. Tính lượng mA của nguyên tố A chứa trong đó. Ta có thể mô tả algorit giải bài toán bằng grap.
1. Có phải là hợp chất không?
Có Không
2. Phân tử có hai nguyên tố không?
Có Không
3. Có phải là hợp chất không Có Không
Đó là oxit ! Không phải là oxit
(I) pA (II) (III) (IV)
AxBy M pA
M = mA
m mA pB
Hình 1.5. Mô tả algorit giải bài toán bằng grap
Mô tả algorit là mô hình hóa cấu trúc của hoạt động, là bước đầu tiên của việc algorit hóa hoạt động. Bản thân algorit không giải quyết được bất cứ bài toán nào nhưng nó là cơ sở xuất phát của quá trình algorit hóa.
b) Bản ghi algorit
Bản ghi algorit chính là tập hợp những mệnh lệnh thao tác sơ đẳng, đơn trị, theo một trình tự nhất định.
Ví dụ: Ở bài toán trên, từ sơ đồ mô tả algorit ta có thể đưa ra các bước giải như sau:
Bước 1: Tính pA và pB. Bước 2: Tính M.
Bước 3: Lập tỉ lệ thức.
Bước 4: Tính mA.
Nếu sự mô tả algorit chỉ chốt lại cấu trúc của phép giải bài toán, thì bản ghi algorit lại có một chức năng điều khiển: điều khiển quá trình giải toán. Bản ghi algorit mách bảo cho ta biết phải hành động như thế nào, theo cách nào, bắt đầu từ đâu, qua những bước gì và đi đến đâu?
Bản ghi algorit còn là công cụ điều khiển cho chủ thể khi chấp hành những mệnh lệnh được chốt lại trong đó, tức là điều khiển tư duy, thao tác,…
c) Quá trình algorit của hoạt động
Dựa trên sự hướng dẫn khách quan của bản ghi algorit, người giải bài toán chỉ việc chấp hành chính xác những mệnh lệnh trong bản ghi đó và đi tới đáp số một cách chắc chắn. Đó chính là algorit của quá trình hoạt động hay quá trình hoạt động theo algorit.
1.2.4.3. Những nét đặc trưng cơ bản của algorit dạy học Algorit có ba đặc trưng cơ bản sau đây.
a) Tính xác định
Những mệnh lệnh phải thực hiện, những thao tác ghi trong algorit phải đơn trị, nghĩa là hoàn toàn xác định (có hay không, đúng hay sai…) phải loại trừ mọi ngẫu nhiên, tùy tiện, mơ hồ. Nội dung càng ngắn gọn càng tốt, nhưng nhất thiết phải dễ hiểu, ai cũng rõ nghĩa của mệnh lệnh. Ngoài ra, mệnh lệnh phải tương ứng với thao tác dạy học sơ đẳng, ai cũng thực hiện đúng và dễ dàng như nhau.
b) Tính đại trà
Người ta chỉ algorit hóa những hoạt động lặp đi lặp lại nhiều lần, mang tính đại trà, phổ biến, thuộc cùng một thể loại nào đó như giải bài toán, thí nghiệm, lắp ráp dụng cụ hóa học,…Không ai hoài công lập algorit cho một hoạt động riêng biệt chỉ xảy ra vài lần.
c) Tính hiệu quả
Tính chất algorit là đối cựa với tính chất ơrixtic. Nếu sử dụng phương pháp algorit chắc chắn sẽ chỉ dẫn đấn thành công, xác xuất đạt kết quả của nó về lí thuyết là p2 = 1. Đó là vì algorit là mô hình cấu trúc đã biết của hoạt động, là bản ghi các mệnh lệnh thao tác để thực hiện, là quá trình triển khai chính xác những mệnh lệnh đó.
1.2.4.4. Áp dụng phương pháp algorit dạy học trong thực tế dạy học ở trường phổ thông
Trong quá trình dạy học hóa học ở trường phổ thông, sử dụng bài tập hóa học là việc làm hiệu quả và không thể thiếu để nâng cao khả năng tư duy, suy luận logic của HS, đồng thời cũng giúp HS nắm vững lý thuyết, vận dụng một cách thành thạo, áp dụng lý thuyết trong hoàn cảnh cụ thể của thực thiễn. Việc giải bài tập ở phổ thông không phải bao giờ cũng là dễ dàng đối với mọi đối tượng HS.
Ngay cả với những HS khá, giỏi cũng cần phải rèn luyện một cách có kế hoạch về phương pháp giải. Và tất nhiên, với những HS trung bình, yếu thì yêu cầu đó lại càng trở nên bức thiết.
Một trong những cách để cung cấp, hướng dẫn HS giải các dạng BTHH ở phổ thông là dùng phương pháp algorit. Với ý nghĩa là một bảng ghi tường minh, chính xác, trình bày các bước giải đơn trị và chắc chắn đi đến kết quả đúng. Phương pháp dạy học grap và algorit có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với HS có khả năng tu duy thấp và có chức năng định hướng chó các HS khá, giỏi.
a) Ba bước cần thực hiện khi dạy cho HS phương pháp algorit
Muốn dạy cho HS phương pháp algorit, ta phải thực hiện ba bước, phản ánh nội dung của ba khái niệm cơ bản của tiếp cận hiện đại này. Đó là:
- Mô hình hóa hay mô tả cấu trúc logic của hoạt động bằng phương pháp grap (grap hóa cấu trúc của hoạt động).
- Chốt lại qui trình các thao tác của hoạt động bằng cách lập bản ghi algorit dưới dạng bằng lời hoặc sơ đồ blốc.
- Giúp cho HS triển khai quá trình hoạt động dựa theo algorit.
Giúp HS kiểm tra sự đúng đắn của việc giải.
Một khi HS đã có kĩ năng sử dụng algorit để giải quyết những bài toán cụ thể, các em sẽ có thói quen tư duy và hành động theo kiểu algorit.
b) Trong thực tế dạy học ở trường phổ thông, phương pháp algorit thường được sử dụng trong việc giải các bài tập định tính và giải các bài toán hóa học kết hợp với phương pháp grap. Việc HS giải bài toán hóa học theo phương pháp algorit thường được tiến hành theo bốn bước sau:
- Tìm hiểu điều kiện bài toán.
- Lập kế hoạch giải bài toán.
- Thực hiện việc giải.
- Kiểm tra sự đúng đắn của việc giải.
Hình 1.6. Sơ đồ mối liên hệ giữa các bước giải
Tìm hiểu Lập kế hoạch Thực hiện Kiểm tra
Như vậy: Algorit có tác dụng rất lớn đối với việc dạy BTHH nói riêng và giảng dạy môn Hóa học nói chung. Đặc biệt với HS có lực học trung bình và yếu thì dạy BTHH theo algorit rất hiệu quả.
- Cung cấp hướng giải đúng, tránh tình trạng mò mẫm, không có định hướng trước.
- Từ một bài tập hay một ví dụ của GV, HS có thể vận dụng cho nhiều dạng bài tương tự nhau.
- Giúp HS làm việc có hệ thống, biết cách sử dụng hình ảnh trực quan để làm cho bài toán trở nên sinh động, dễ hiểu, tránh nhầm lẫn khi giải.
- Giúp HS biết khai thác, sử dụng dữ kiện đề bài một cách hợp lí.
Tuy nhiên, algorit không phải là công cụ vạn năng, không được áp dụng rập khuôn algorit vào mọi bài toán mà quên đi đặc điểm riêng của bài toán đó. Algorit dù hay đến đâu thì cũng không thể áp dụng cho mọi trường hợp. Algorit dạy học bao gồm các thao tác cụ thể, khoa học theo trình tự nhất định, hỗ trợ HS tư duy, nhưng bản thân nó cũng có tình hai mặt, và sẽ bộc lộ nhược điểm nếu như GV sử dụng không đúng.
1.2.4.5. Lợi ích của phương pháp algorit và việc dạy cho HS phương phương pháp algorit
a) Lợi ích đầu tiên mà phương pháp algorit mang lại là giúp HS hình thành ba bước giải quyết vấn đề theo phương pháp algorit
- Mô hình hóa bằng phương pháp grap.
- Lập bảng ghi algorit.
- Triển khai quá trình hoạt động dựa theo algorit.
b) Phương pháp algorit giúp phát huy tính tích cực, tư duy có định hướng của HS
Có ý kiến cho rằng: các algorit có sẵn rập khuôn như vậy sẽ không phát huy tính tích cực của HS. Thực ra, trong phần các đặc trưng của algorit đã cho ta biết, algorit lập ra không chỉ để giải một bài toán riêng biệt mà là cho một dạng toán, nó bao gồm các bước đi mà người giải toán phải tiến hành để đi đến kết quả. Những bản ghi đó chỉ có tính định hướng giải một dạng toán chứ không phải là một bài giải
cụ thể, nó giúp người giải không cảm thấy khó khăn khi đứng trước một bài toán, mà muốn giải nó, người giải cũng phải tư duy, suy luận áp dụng cho bài toán cụ thể.
Và cứ như vậy, tư duy của HS sẽ phát triển sau mỗi lần giải một bài cụ thể. Nghĩa là các phương pháp giải những bài toán hóa học được cụ thể hóa bằng các algorit, mang lại lợi ích thiết thực cụ thể nhất. Đó là đi đến kết quả bài toán chính xác, nhanh chóng, tránh mò mẫm, mất nhiều thời gian. Điều này sẽ giúp động viên về mặt tinh thần đối với từng đối tượng HS khác nhau:
- Học sinh khá giỏi: có được kết quả nhanh, chính xác, đỡ mất thời gian, từ đó có thể nghĩ đến những cách giải khác.
- Học sinh yếu, kém: bản thân các em sẽ có được niềm tin trong học tập hơn, các em sẽ được động viên, khích lệ, từ đó giúp các em hình thành được ý thức học tập tốt hơn.
c) Hình thành phương pháp chung, phổ biến của tư duy khoa học và hoạt động có mục đích. Từ đó giúp HS là quen với phương pháp làm việc mà trong đó có qui địng rõ các công việc cần tiến hành theo trình tự chặt chẽ.
Bản ghi algorit vừa là công cụ điều khiển hoạt động vừa là công cụ tự điều khiển cho người dùng algorit triển khai hoạt động. Nói một cách khác, ban đầu algorit được lập ra là để điều khiển hoạt động của người giải theo bản ghi các thao tác có sẵn có tính chất rập khuôn máy móc. Nếu chỉ hiểu đến khía cạnh này thì phương pháp algorit dạy học không thể nào phát huy được tính tích cực của HS mà ngược lại còn làm cho HS càng thêm thụ động. Vậy có nghĩa là phương pháp algorit dạy học không phải là phương pháp dạy học hiệu quả, tích cực, do vậy chúng ta không nên sử dụng chăng?
Cần hiểu đầy đủ là: Đó chỉ là những tác dụng ban đầu của phương pháp algorit. Thực tế, chính từ những thói quen làm việc luôn có mục đích, có kế hoạch, đặc biệt là tư duy logic khoa học được phát triển. Từ đó sẽ giúp cho HS phát triển năng lực tự học. Trong quá trình tự học, các em sẽ hình thành nên algorit ơrixtic kiến thức (algorit của quá trình tìm kiếm) khác sáng tạo hơn, hiệu quả hơn để giải quyết vấn đề trong các tình huống có vấn đề do GV hoặc do cuộc sống, sản xuất đặt ra mà không hề rập khuôn, máy móc.
Mặt khác, các thói quen làm việc theo các quy tắc chặt chẽ sẽ giúp hình thành nhân cách toàn diện cho HS, hình thành nên thế giới quan duy vật biện chứng cho các em: khi làm việc phải luôn biết tôn trọng các quy định có sẵn (các quy luật khách quan của tự nhiên và xã hội) thì các công việc sẽ có kết quả tốt hơn.
Trước đây và hiện nay có nhiều ý kiến trái ngược nhau khi dạy học theo phương pháp algorit. Có ý kiến cho rằng, algorit sẽ giết chết khả năng tư duy, sáng tạo của HS, nó hình thành cho HS lối suy nghĩ tiêu cực, ỷ lại, rập khuôn. Lại có ý kiến cho rằng, algorit là một phương tiện hiệu quả để HS giải tốt các bài tập nói riêng và kiến thức hóa học nói chung.
Quan điểm của chúng tôi là bất kì phương pháp dạy nào cũng có ưu điểm và nhược điểm riêng. Do đó mà người GV đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc sử dụng nó, phải biết khéo léo áp dụng vào hoàn cảnh, tình huống thích hợp để phát huy tối đa ưu điểm và hạn chế đến mức thấp nhất các nhược điểm mà nó gây nên. Chính sự vận dụng các phương pháp dạy học vào thực tế dạy học của các GV khác nhau là không giống nhau đã làm nên phong cách riêng biệt của mỗi GV mà người khác không thể sao chép được. Phương pháp algorit không phải là phương pháp vạn năng, nhưng theo chúng tôi, GV có thể sử dụng nó cho mọi đối tượng HS.
Có điều, với mỗi đối tượng HS thì mức độ sử dụng, thời gian, thời điểm sử dụng phải khác nhau, có như vậy mới phát huy hết tác dụng của phương pháp algorit, hạn chế được mặt yếu của nó.