Skkn Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (ai) và Đại số tổ hợp trong giảng dạy kiểu dữ liệu danh sách góp phần phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh tại trường thpt quỳ hợp 2

Việc sử dụng kiểu dữ liệu danh sách trong lập trình giúp học sinh học cách phân tích vấn đề, chia nhỏ bài toán và xây dựng giải pháp từng bước một, từ đó phát triển khả năng tư duy phản

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN

TRƯỜNG THPT QUỲ HỢP 2

ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

“ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (AI) VÀ ĐẠI SỐ

TỔ HỢP TRONG GIẢNG DẠY KIỂU DỮ LIỆU DANH SÁCH GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN PHẨM CHẤT, NĂNG LỰC CHO HỌC SINH TẠI TRƯỜNG

THPT QUỲ HỢP 2”

MÔN: TIN HỌC

Tác giả: Cao Xuân Mạnh

Và Thái Thị Dung Tổ: Toán - Tin

Phần 1 MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Ngày nay, công nghệ trí tuệ nhân tạo đã và đang phát triển rất mạnh mẽ trên tất cả các lĩnh vực trong đời sống, xã hội Qua quá trình tìm hiểu, nghiên cứu chúng tôi thấy rằng, AI có thể mang lại cho giáo viên và học sinh những lợi ích sau đây:

Đối với giáo viên:

Hỗ trợ giáo viên xây dựng kế hoạch bài dạy, tạo trợ lí ào, tạo video dạy học,

ra bài tập cho học sinh

Hỗ trợ giảng dạy trực quan: Sử dụng phần mềm, mô phỏng giúp học sinh dễ hình dung

Tiết kiệm thời gian giảng dạy: Các công cụ CNTT giúp minh họa nhanh, thay

vì phải vẽ sơ đồ hoặc trình bày bảng phức tạp

Tạo bài giảng linh hoạt: Có thể soạn bài trình chiếu hỗ trợ rồi chuyển sang PowerPoint, tạo cách chương trình Python,… và lưu trữ để sử dụng nhiều lần

Đối với học sinh:

Học tập trực quan, sinh động: Ví dụ kiểu dữ liệu danh sách thường trừu tượng, khó hiểu, nhưng với sự hỗ trợ của phần mềm, học sinh có thể dễ dàng quan sát và hiểu bản chất hơn

Tăng khả năng tự học: AI có thể hỗ trợ gợi ý cách giải bài tập, giúp học sinh tự nghiên cứu mà không cần phụ thuộc hoàn toàn vào giáo viên; AI hỗ trợ giải bài tập và cung cấp phản hồi ngay lập tức; AI có thể hỗ trợ học sinh không cần phải theo cùng một lộ trình với cả lớp mà có thể học theo tốc độ riêng của mình, giúp cá nhân hóa việc học

Kiểu dữ liệu danh sách (bao gồm danh sách tuyến tính, danh sách liên kết) là khái niệm cốt lõi trong lập trình và cấu trúc dữ liệu Việc hiểu và vận dụng thành thạo cấu trúc này là bước đệm cho việc tiếp cận các khái niệm phức tạp hơn như cây, đồ thị, thuật toán tìm kiếm, sắp xếp

Khi vận dụng kiến thức về hoán vị, tổ hợp, chỉnh hợp với kiểu dữ liệu danh sách

để góp phần giải quyết một số bài toán trong thực tiễn, học sinh không chỉ học cách vận dụng kiến thức toán học mà còn rèn luyện tư duy thuật toán, kỹ năng phân tích và giải quyết vấn đề theo cách có hệ thống Từ đó các em Phát triển tư duy thuật toán Việc sử dụng kiểu dữ liệu danh sách trong lập trình giúp học sinh học cách phân tích vấn đề, chia nhỏ bài toán và xây dựng giải pháp từng bước một, từ đó phát triển khả năng tư duy phản biện và sáng tạo

Học sinh sẽ được thực hành với các bài tập có tính ứng dụng cao, từ mức đơn giản đến độ phức tạp cao Điều này không chỉ củng cố kiến thức toán học mà còn giúp học sinh rèn luyện kỹ năng lập trình, phục vụ cho các kỳ thi và các cuộc thi tin học

Qua việc tự nghiên cứu cái mới cùng công nghệ trí tuệ nhân tạo, thử nghiệm và lập trình các bài toán tin học có sử dụng kiểu dữ liệu danh sách, học sinh sẽ rèn luyện được tính chủ động, tinh thần tự học và sự kiên trì khi gặp khó khăn Từ đó phát triển Phẩm chất tự học và kiên trì cho người học

Thông qua việc áp dụng kiểu dữ liệu danh sách và các thuật toán trong giải các bài toán tin học, học sinh sẽ phát triển năng lực ứng dụng công nghệ thông tin vào các lĩnh vực khác nhau, đáp ứng yêu cầu của thời đại số Từ đó phát triển năng lực ứng dụng công nghệ vào thực tiễn

Hiện nay có nhiều mô hình dạy học tích cực, qua thực tế dạy học tại trường THPT Quỳ Hợp 2, chúng tôi nhận thấy việc kết hợp mô hình lớp học đảo ngược kết hợp với

mô hình dạy học truyền thống đã mang lại hiệu quả dạy và học đáng khích lệ

Từ những lý do trên chúng tôi đã chọn đề tài “Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI)

và đại số Tổ hợp trong giảng dạy kiểu dữ liệu danh sách góp phần phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh tại trường THPT Quỳ Hợp 2”

1.2 MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

Giúp học sinh hiểu rõ khái niệm, phân loại và các thao tác cơ bản (thêm, xóa, duyệt, tìm kiếm) trên kiểu dữ liệu danh sách và ý nghĩa của danh sách thông qua trò chơi, thông qua phương pháp tư duy 5W1H

Học sinh có thể vận dụng các kiến thức về Đại số tổ hợp vào các bài toán thực tiễn có thể sử dụng kiểu dữ liệu danh sách, qua đó phát triển tư duy logic và khả năng phân tích

Học sinh có thể học cùng AI, tăng cường năng lực tự học, tư duy phản biện, tìm tòi, sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề thông qua các hoạt động thực hành Đây là vấn đề rất cấp thiết hiện nay

Nghiên cứu các ứng dụng của công nghệ AI trong giáo dục và giảng dạy lập trình Xây dựng các bài tập lập trình liên quan đến thao tác trên danh sách, kèm theo các bài toán về hoán vị, tổ hợp và chỉnh hợp

Phân tích kết quả để đánh giá mức độ cải thiện kiến thức, năng lực tư duy và phẩm chất học tập của học sinh trước và sau khi áp dụng đề tài

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Mức độ phát triển phẩm chất và năng lực học sinh thông qua việc học kiểu dữ liệu danh sách, tại trường THPT Quỳ Hợp 2 và một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Nghệ

An

Mức độ hiệu quả của công tác giảng dạy kiểu dữ liệu danh sách theo hướng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh, tại trường THPT Quỳ Hợp 2 và một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Nghệ An

1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Tại trường THPT Quỳ Hợp 2 và một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Nghệ An 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.5.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận

Nghiên cứu chương trình giáo dục 2018

Nghiên cứu một số văn bản, tài liệu, SGK; đổi mới phương pháp dạy học, mô hình lớp học đảo ngược; các tài liệu triết học, tâm lí học, giáo dục học và lí luận dạy học bộ môn Tin học

Tài liệu về AI: ChatGPT, Gemini, …

Tài liệu về ứng dụng AI trong dạy và học

Tài liệu về phương pháp tư duy 5W1H

Tài liệu về đánh giá độ phức tạp của thuật toán

1.5.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Điều tra, phỏng vấn: Phương pháp điều tra nhu cầu và hứng thú của học sinh đối với vấn đề nghiên cứu

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Phương pháp quan sát

- Phương pháp nghiên cứu trường hợp

- Phương pháp xử lý số liệu bằng thống kê toán học

1.6 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài mang tính mới, ứng dụng công nghệ AI trong dạy và học, phương pháp tư duy 5W1H, tích hợp một số giải pháp ứng dụng công nghệ thông tin, kết hợp với mô hình lớp học đảo ngược trong dạy chủ đề danh sách, sử dụng kiến thức đại số tổ hợp

để phân tích và giải một số bài toán tin học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Đề tài tạo thuận lợi cho học sinh chủ động hoạt động học nội dung danh sách, các thuật toán xử lí trên kiểu dữ liệu danh sách, qua đó góp phần giúp học sinh phát triển phẩm chất và năng lực bản thân

1.7 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

- Đối với học sinh:

Giúp học sinh tiếp cận và hiểu rõ hơn về danh sách thông qua các phương pháp trực quan và tương tác

Phát triển các năng lực tư duy, giải quyết vấn đề và sử dụng công nghệ, tạo nền tảng vững chắc cho việc học tập và ứng dụng trong tương lai

Kích thích sự hứng thú và chủ động trong học tập, tạo động lực để học sinh tìm hiểu sâu hơn về tin học và khoa học dữ liệu

- Đối với giáo viên:

Hỗ trợ giáo viên trong việc đổi mới phương pháp giảng dạy, nâng cao chất lượng bài giảng và tăng cường hiệu quả dạy học

Cung cấp các công cụ AI giúp giáo viên tổ chức các hoạt động học tập sáng tạo, trực quan và phù hợp với năng lực từng học sinh

Góp phần phát triển chuyên môn, giúp giáo viên bắt kịp xu hướng giáo dục hiện đại và nâng cao chất lượng giảng dạy

- Đối với nhà trường và xã hội:

Tạo nền tảng cho việc triển khai các mô hình dạy học hiện đại, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục nói chung

Giúp học sinh có sự chuẩn bị tốt hơn cho các ngành nghề liên quan đến khoa học

dữ liệu, trí tuệ nhân tạo và công nghệ trong tương lai, đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực chất lượng cao của xã hội

Đề tài đã được ứng dụng tại trường THPT Quỳ Hợp 2 và đã tạo ra sự thay đổi rất tích cực cho học sinh

Phần 2 NỘI DUNG 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1.1 Công nghệ AI

Trí tuệ nhân tạo (AI - Artificial Intelligence) là một ngành khoa học máy tính nghiên cứu và phát triển các hệ thống có khả năng mô phỏng trí tuệ con người Ban hành Chiến lược quốc gia về nghiên cứu, phát triển và ứng dụng Trí tuệ nhân tạo đến năm 2030 Xác định Trí tuệ nhân tạo là một lĩnh vực công nghệ nền tảng của Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, góp phần quan trọng tạo bước phát triển đột phá về năng lực sản xuất, nâng cao năng lực cạnh tranh quốc gia, thúc đẩy phát triển kinh tế tăng trưởng bền vững

2.1.2 Học liệu số

Học liệu số (hay học liệu điện tử) là tập hợp các phương tiện điện tử phục vụ dạy

và học, bao gồm: Giáo trình điện tử, sách giáo khoa điện tử, tài liệu tham khảo điện tử, bài kiểm tra đánh giá điện tử, bản trình chiếu, bảng dữ liệu, các tệp âm thanh, hình ảnh, video, bài giảng điện tử, phần mềm dạy học, thí nghiệm mô phỏng và các học liệu được

Số các chỉnh hợp chập k của n, kí hiệu là 𝐴 tính bằng công thức

( )! (1 ≤ k ≤ n)

Một tổ hợp chập k của n là một cách chọn k phần tử từ một tập hợp n phần tử (với k, n là một số tự nhiên, 0 ≤ k ≤ n)

Số các tổ hợp chập k của , kí hiệu là 𝐶 , được tính bằng công thức

( )! ! (0 ≤ k ≤ n)

2.1.4 Kiểu dữ liệu danh sách

Danh sách list trong Python là một tập hợp các phần tử, mà mỗi phần tử có kiểu

dữ liệu có thể giống nhau hoặc khác nhau

2.1.5 Phẩm chất

Đề tài sáng kiến góp phần phát triển một số phẩm chất cốt lõi cho học sinh trung học phổ thông:

Phẩm chất trách nhiệm

Phẩm chất chăm chỉ

2.1.6 Năng lực

Đề tài sáng kiến góp phần phát triển năng lực chung tự chủ và tự học, kỹ năng giao tiếp và hợp tác

Đề tài sáng kiến góp phần phát triển một số năng lực toán học, tin học sau:

- Năng lực tư duy và lập luận toán học

- Năng lực mô hình hoá toán học

- Năng lực giải quyết vấn đề toán học

- Năng lực giao tiếp toán học

- Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán

- Năng lực sử dụng các thiết bị số: Sử dụng thiết bị phần cứng; Sử dụng phần mềm trong thiết bị số

- Kĩ năng về thông tin và dữ liệu: Đánh giá dữ liệu, thông tin và nội dung số; Quản

lý dữ liệu, thông tin và nội dung số

- Năng lực Giao tiếp và Hợp tác: Tương tác thông qua các thiết bị số; Chia sẻ thông qua công nghệ số; Hợp tác thông qua công nghệ số

- Năng lực Sáng tạo sản phẩm số: Phát triển nội dung số; Tích hợp và tinh chỉnh nội dung số

- Năn lực An toàn kĩ thuật số: Bảo vệ thiết bị; Bảo vệ dữ liệu cá nhân và quyền riêng tư; Bảo vệ sức khỏe tinh thần và thể chất

- Năng lực Giải quyết vấn đề: Xác định nhu cầu và phản hồi công nghệ

2.1.7 Mô hình lớp học đảo ngược

Mô hình lớp học phù hợp để dạy tin học nói chung và dạy chủ để kiểu dữ liệu danh sách nói riêng có thể kể đến là “mô hình lớp học đảo ngược”:

Lớp học đảo ngược là một mô hình giảng dạy trong đó học sinh tiếp thu kiến thức

lý thuyết ở nhà trước thông qua tài liệu, video bài giảng, hoặc bài đọc, sau đó sử dụng thời gian trên lớp để thảo luận, thực hành và giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của giáo viên

Đặc điểm chính của lớp học đảo ngược:

1- Học sinh học lý thuyết trước ở nhà

- Giáo viên cung cấp tài liệu (video, tài liệu đọc, bài tập hướng dẫn)

- Học sinh tự tìm hiểu nội dung trước khi đến lớp

2- Thời gian trên lớp tập trung vào thực hành và thảo luận

- Giáo viên tổ chức các hoạt động như bài tập thực hành, thảo luận nhóm, giải quyết vấn đề thực tế

- Học sinh được hỗ trợ trực tiếp từ giáo viên khi gặp khó khăn

3- Phát huy tính chủ động của học sinh

- Học sinh tự chịu trách nhiệm về quá trình học tập

- Mô hình giúp phát triển tư duy phản biện, kỹ năng làm việc nhóm và khả năng giải quyết vấn đề

2.1.8 Phương pháp tư duy 5W1H

5W1H là một phương pháp tư duy logic giúp phân tích, tìm hiểu một vấn đề một cách toàn diện bằng cách trả lời 6 câu hỏi cơ bản:

What? Cái gì? Xác định sự vật, hiện tượng, vấn đề

Why? Tại sao? Tìm hiểu nguyên nhân, lý do của vấn đề

When? Khi nào? Xác định thời gian xảy ra vấn đề

Where? Ở đâu? Xác định địa điểm hoặc phạm vi vấn đề

Who? Ai? Xác định đối tượng liên quan đến vấn đề

How? Như thế nào? Tìm hiểu cách thức thực hiện hoặc giải quyết vấn đề

Bảng 1 5W1H Ứng dụng của 5W1H:

- Trong giáo dục: Giúp học sinh tư duy phản biện, hiểu sâu một vấn đề

- Trong nghiên cứu: Hỗ trợ phân tích dữ liệu, xác định nguyên nhân và giải pháp

- Trong công việc: Hỗ trợ quản lý dự án, giải quyết vấn đề hiệu quả hơn

- Trong cuộc sống: Giúp tư duy rõ ràng, đưa ra quyết định hợp lý

Ví dụ: áp dụng 5W1H trong một vấn đề thực tế về vấn đề: "Học sinh lười học lập trình"

Phân tích theo 5W1H:

 What? → Học sinh ngại học lập trình

 Why? → Do khó hiểu, thiếu tài liệu dễ tiếp cận

 When? → Thường xảy ra khi mới bắt đầu học

 Where? → Trong lớp học hoặc tự học ở nhà

 Who? → Học sinh THPT

 How? → Cải tiến phương pháp giảng dạy, ứng dụng học tập trực quan

Kết luận: Kỹ thuật 5W1H giúp phân tích một vấn đề một cách logic và tìm ra giải pháp hiệu quả

+ Trường THPT Quỳ Hợp 2 được phụ huynh học sinh quan tâm, các lớp học đều

đã có tivi màn hình lớn phục vụ cho việc dạy và học

+ Công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) đã và đang phát triển mạnh, có thể dùng bản AI trả phí hoặc miễn phí

+ Nhà trường đã có 02 phòng thực hành tin học, mỗi phòng có 22 máy và đã nối mạng Internet

+ Hồ sơ nhà trường đã được số hóa

+ Học sinh các lớp đều có nhóm mạng xã hội (zalo, facbook…) riêng

+ Đa phần học sinh đã có máy tính cá nhân hoặc điện thoại thông minh, tuy nhiên chủ yếu là gia đình các em đều có điện thoại thông minh

+ Số lượng máy trên mỗi phòng máy chưa đạt yêu cầu

+ Còn khá nhiều học sinh chưa có máy vi tính cá nhân để học

Chủ đề giải quyết vấn đề với sự trợ giúp của máy tính là một chủ đề khó Mặt khác nhiều học sinh thiếu động lực học tập, thiếu kiên trì, ít chịu khó, thiếu sự nỗ lực vươn lên trong học tập và rèn luyện

2.2.2 Khảo sát thực trạng tổ chức hoạt động dạy học môn Tin học, tại trường THPT Quỳ Hợp 2 và một số trường trên địa bàn

2.2.2.1 Mục đích khảo sát

Tìm hiểu thực trạng giáo viên ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI), phương pháp tư duy 5W1H, sử dụng mô hình lớp học đảo ngược, sử dụng trò chơi trong giảng dạy tin học, tại trường THPT trên địa bàn huyện Quỳ Hợp và vùng lân cận

Tìm hiểu khả năng học sinh ứng dụng trí tuệ nhân tạo AI vào việc học, khả năng vận dụng kiến thức về đại số tổ hợp vào việc phân tích và giải một số bài toán tin học, tại trường THPT Quỳ Hợp 2

2.2.2.2 Đối tượng khảo sát

Đối tượng khảo sát: Giáo viên dạy môn Tin học trên địa bàn huyện Quỳ Hợp và vùng lân cận, với số lượng 13 giáo viên; 50 em học sinh lớp 10 tại trường THPT Quỳ Hợp 2

Bảng 2 Số lượng GV Tin tham gia điều tra thực trạng

2.2.2.3 Nội dung khảo sát

Đối với giáo viên: điều tra thăm dò về mức độ ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI), phương pháp tư duy 5W1H, sử dụng mô hình lớp học đảo ngược, sử dụng trò chơi trong giảng dạy tin học và các thuật toán cơ bản trên kiểu dữ liệu danh sách

Đối với học sinh: điều tra thăm dò về mức độ ứng dụng AI vào học tập, sự hứng thú của các em đối với kỹ thuật tư duy 5W1H và chủ đề kiểu dữ liệu danh sách, mức

độ vận dụng kiến thức vào lập trình giải một số bài toán có sử dụng kiểu dữ liệu danh sách, mức độ vận dụng kiến thức đại số tổ hợp để phân tích một số bài toán tin học, mức độ vận dụng kiến thức đưa ra các thuật toán xử liệu trên kiểu dữ liệu danh sách 2.2.2.4 Phương pháp khảo sát

Khảo sát trên “Google form” đối với giáo viên

Đường link khảo sát: https://forms.gle/REbmRy1NjbPzawJw9

Ảnh: mẫu phiếu khảo sát trên Google form

Bảng 3 Bảng hỏi – Phiếu khảo sát thực trạng về mức độ giáo viên ứng dụng các giải pháp đề xuất

Câu 1 Trong giảng môn Tin học, thầy cô vui lòng cho biết mức độ sử dụng các giải pháp dạy học được nêu sau:

Chưa bao giờ

Ít sử dụng

Thường xuyên

Rất thường xuyên

1 Ứng dụng AI vào dạy học

2 Phương pháp tư duy 5W1H

3 Sử dụng trò chơi trong giảng dạy Tin

học

4 Giảng dạy các thuật toán cơ bản trên

5 Mô hình lớp học đảo ngược

Câu 2 Thầy cô vui lòng cho biết mức độ khó khăn khi sử dụng các giải pháp dạy học sau:

Không gặp khó khăn

Ít khó khăn

Khó khăn

Rất nhiều khó khăn

1 1- Ứng dụng AI vào dạy học

2 2- Phương pháp tư duy 5W1H

3 3- Sử dụng trò chơi trong giảng dạy

Tin học

4 4- Giảng dạy các thuật toán cơ bản trên kiểu dữ liệu danh sách theo cấp độ

5 5- Mô hình lớp học đảo ngược

Câu 3 Thầy cô vui lòng cho biết mức độ hiểu của mình về các giải pháp dạy học Tin học sau:

TT Nội dung giải pháp

Hoàn toàn không hiểu

Hiểu ít Hiểu Rất hiểu

1 1- Ứng dụng AI vào dạy học

2 2- Phương pháp tư duy 5W1H

3 3- Sử dụng trò chơi trong dạy học Tin học

4

4- Các thuật toán cơ bản trên

kiểu dữ liệu danh sách theo cấp

độ

5 5- Mô hình lớp học đảo ngược

Khảo sát trên “Google form” đối với học sinh

Đường link khảo sát: https://forms.gle/yWoqTCdJjTxEprLC7

Ảnh: Mẫu phiếu khảo sát thực trạng và mong muốn của học sinh

về các giải pháp học môn tin học Bảng 4 Bảng hỏi – Phiếu điều tra thực trạng và mong muốn về sự thay đổi việc học môn Tin học của hoc sinh khối 10 (dành cho học sinh)

Câu 1 Em hãy cho biết việc mức độ của em sử dụng các giải pháp học tập được nêu sau đây:

Chưa bao giờ

Ít sử dụng

Thường xuyên

Rất thường xuyên

1 1- Sử dụng công cụ AI (ChatGPT,

Gemini, Copilot,…) để hỗ trợ học tin học

2 2- Sử dụng phương pháp tư duy 5W1H

(What, Why, When, Where, Who, How)

trong học tập môn Tin học

3 3- Học lập trình thông qua trò chơi

4 4- Học các thuật toán cơ bản trên kiểu dữ

liệu danh sách theo cấp độ

5 5- Học bài tin học ở nhà trước khi học tin

Ít mong muốn

Mong muốn

Rất mong muốn

1 1- Sử dụng công cụ AI (ChatGPT,

Gemini, Copilot,…) để hỗ trợ học tin học

2 2- Sử dụng phương pháp tư duy 5W1H

(What, Why, When, Where, Who, How)

trong học tập môn Tin học

3 3- Học lập trình thông qua trò chơi

4 4- Học các thuật toán cơ bản trên kiểu dữ

liệu danh sách theo cấp độ

5 5- Học bài ở nhà trước khi học tin học

trên lớp

2.2.2.5 Phân tích và đánh giá kết quả khảo sát

Thống kê kết quả khảo sát giáo viên tin học và học sinh qua Google form

chúng tôi thu phân tích và đưa ra các biểu đồ sau:

Giảng dạy các thuật toán cơ bản trên kiểu

dữ liệu danh sách theo cấp độ

Mô hình lớp học đảo ngược

Biểu đồ 2 Mức độ khó khăn mà giáo viên Tin học ứng dụng các giải

Giảng dạy các thuật toán cơ bản trên kiểu

dữ liệu danh sách theo cấp độ

Mô hình lớp học đảo ngược

Biểu đồ 1 Thực trạng giáo viên Tin học ứng dụng các giải pháp

học tập đề xuất

Qua “Biểu đồ 1” ,“Biểu đồ 2”, “Biểu đồ 3” chúng ta thấy rằng đa số giáo viên tin học được khảo sát “chưa bao giờ” sử dụng hoặc hoặc “ít sử dụng” các giải pháp đề xuất

vì đa số thầy cô đều gặp khó khăn khi tiếp cận các giải pháp mà chúng tôi đã đưa ra Cũng vì thế đa số thầy cô có phần chưa chú trọng đến các giải pháp đề xuất và họ “Hiểu ít” về các giải pháp đó

Mô hình lớp học đảo ngược

Biểu đồ 3 Mức độ hiểu của giáo viên Tin học về các giải pháp học

3- Học lập trình thông qua trò chơi

4- Học các thuật toán

cơ bản trên kiểu dữ liệu danh sách theo cấp độ

5- Học bài ở nhà trước khi học tin học trên lớp

Biểu đồ 4 Thực trạng học sinh với các giải pháp học tập đề xuất

Biểu đồ 5 Mong muốn của học sinh về các giải pháp đề xuất

Từ kết “Biểu đồ 4” và “Biểu đồ 5” cho thấy đa số học sinh có mong muốn và rất mong muốn được học với các giải pháp đề xuất Tuy nhiên đa số học sinh chưa được học

Như vậy, qua việc khảo sát này cho thấy, đa số giáo viên nắm rõ vai trò và mục đích của việc đổi trong công tác giảng dạy Tuy nhiên, qua khảo sát cũng cho thấy giáo viên còn gặp nhiều khó khăn trong việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI), phương pháp

tư duy 5W1H, sử dụng mô hình lớp học đảo ngược, sử dụng trò chơi trong giảng dạy tin học và các thuật toán cơ bản trên kiểu dữ liệu danh sách

2.3 GIẢI PHÁP

Mục tiêu Tối ưu hóa quá trình giảng dạy, giúp học sinh không chỉ nắm vững kiến thức về kiểu dữ liệu danh sách mà còn vận dụng được kiến thức tổ hợp vào thực tế Việc tích hợp công nghệ AI vào giảng dạy sẽ tạo môi trường học tập tương tác, trực quan và sáng tạo, từ đó phát triển toàn diện năng lực tư duy, giải quyết vấn đề và phẩm chất học tập của học sinh bậc THPT

- Nội dung và cách thức thực hiện:

2.3.1.Ứng dụng công nghệ AI trong dạy và học

Việc sử dụng phương pháp giảng dạy truyền thống kết hợp với AI giúp tăng hiệu quả giảng dạy, tiết kiệm thời gian cho giáo viên và học sinh

3- Học lập trình thông qua trò chơi 4- Học các thuật toán cơ bản trên kiểu dữ

liệu danh sách theo cấp độ

5- Học bài ở nhà trước khi học tin học trên lớp

Biểu đồ 5 Mức độ học sinh mong muốn về các giải pháp học tập đề

xuất

Hiện nay, có nhiều AI hỗ trợ việc dạy và học được các chuyên gia đánh giá rất tốt như: Chat GPT - do OpenAI phát triển, địa chỉ truy cập: https://chatgpt.com;

Gemini Pro - do Google phát triển, địa chỉ truy cập: https://gemini.google.com; Grok

3 - do xAI phát triển, địa chỉ truy cập: https://grok.com; Tuy có nhiều AI nhưng chúng ta có thể bắt đầu làm quen và sử dụng AI ChatGPT

Giáo viên cũng có thể hướng dẫn cho học sinh học cùng ChatGpt như sau:

Bước 1 Chúng ta mở trình duyệt Web (Google Chome, …)

Bước 2 Gõ địa chỉ online ChatGpt: https://chatgpt.com

Bước 3 Vào Sign in để đăng nhập tài khoản hoặc vào Sign up để đăng ký tài khoản (có thể dùng bản trả phí hoặc miễn phí)

Bước 4 Gõ câu hỏi về bài toán, vấn đề mà chúng ta quan tâm vào cửa sổ rồi enter:

Khi đặt câu hỏi tương tác với AI, chúng ta nên nêu rõ chủ đề vấn đề cụ thể, đặt câu hỏi rõ ràng Nếu AI vẫn chưa hiểu, chúng ta có thể đật lại câu hỏi về vấn đề chúng

ta đang tìm hiểu, khám phá

Ví dụ 1 Tôi là học sinh lớp 10, tôi cần tìm hiểu về kiểu dữ liệu danh sách?

Ngay lập tức ChatGPT trả lời, như sau:

Sau khi ChatGPT phản hồi, nếu có điều gì chưa rõ chúng ta lại tiếp tục đặt câu hỏi cho vấn đề đó Cứ như vậy khi trình độ, năng lực của học sinh tăng lên, các em sẽ quan tâm đến những vấn đề khó hơn, ChatGPT vẫn có thể đáp ứng được yêu cầu của học sinh Vấn đề của giáo viên là định hướng cho học sinh học tập, kiểm tra tiến độ hoàn thành công việc đã giao cho học sinh Chúng ta có thể giao nhiệm vụ cho học sinh trực tiếp hoặc qua môi trường online

Đây là giải pháp rất tốt không chỉ đối với giáo viên mà nó còn giúp học sinh cá nhân hóa việc học, hỗ trợ rất tốt cho việc tự học, tự tìm tòi và sáng tạo Học sinh có thể chat cùng ChatGPT để có phản hồi nhanh, đáp ứng ngay nhu cầu của các em

Ngoài ra giáo viên có thể xây dựng trợ lí ảo với Google NoteBookLM, bằng cách:

1- Mở https://notebooklm.google.com/

2- Nhấp vào nút “Tạo mới" (Tạo notebook mới)

3- Đặt tên cho notebook (ví dụ: "Tin học lớp 10")

4- Chọn nút “Thêm nguồn” để thêm tệp PDF, trang web, văn bản, video hoặc

âm thanh

Khai thác: Viết các câu lệnh để khai thác dữ liệu từ nguồn đã đưa lên như AI:

Cấu trúc câu lệnh (Prompt):

Giáo viên chúng ta có thể sử dụng một số AI sau:

TT AI Tác dụng

thành dọng nói,…

4 https://www.adobe.com/express/feature/video/ani

đồ tư duy

2.3.2 Học lập trình thông qua trò chơi

Việc sử dụng trò chơi để dạy bài Danh sách trong Tin học lớp 10, sẽ giúp học sinh tăng cường hứng thú học tập, các em sẽ cảm thấy bài học thú vị hơn so với cách học lý thuyết khô khan, tạo động lực để học sinh chủ động tìm hiểu và thực hành kiến thức Danh sách là một cấu trúc dữ liệu quan trọng nhưng có thể khó hình dung Trò chơi có thể giúp minh họa cách danh sách hoạt động (thêm, xóa, tìm kiếm phần tử, sắp xếp…) Trò chơi còn giúp học sinh thấy được ứng dụng của danh sách trong lập trình

và cuộc sống, các em có cơ hội để thực hành việc ứng dụng thực tế, ghi nhớ kiến thức lâu hơn và phát triển tư duy thuật toán của mình

Ví dụ: Trò chơi “Xếp hàng”

1- Mục tiêu

Giúp học sinh hiểu rõ về danh sách và các thao tác cơ bản như thêm, xóa, truy xuất, duyệt danh sách Minh họa danh sách một cách trực quan và sinh động 2- Cách tổ chức trò chơi:

- Số lượng người chơi: Toàn bộ lớp, chia thành các nhóm (mỗi nhóm 8-9 người)

- Dụng cụ: Giáo viên chuẩn bị trước cho mỗi nhóm một tờ giấy A4, phần đầu của giấy A4 đã kẻ sẵn bảng gồm 2 hàng và 11 cột, theo mẫu:

Tên

3- Luật chơi và cách chơi

-Vòng 1: Tạo danh sách – "Xếp hàng"

+ Giáo viên yêu cầu mỗi nhóm xếp thành một hàng như một danh sách

+ Mỗi học sinh là một phần tử trong danh sách

+ Giáo viên ghi 01 danh sách hiện tại lên bảng, ví dụ lện Python::

danh_sach = ["Ánh", "Lâm", "Quân", "Hải",

"Minh"]

+ Học sinh sẽ thấy mình là một phần tử trong danh sách

- Vòng 2: Truy xuất phần tử – "Gọi tên"

+ Giáo viên yêu cầu nhóm trả lời câu hỏi: "Ai đang đứng ở vị trí thứ 3?"

+ Học sinh tra cứu vị trí trong danh sách, lện Python:

print(danh_sach[2]) # Lâm + Ai trả lời đúng sẽ được cộng điểm

- Vòng 3: Thêm phần tử – "Thêm bạn vào hàng"

+ Giáo viên yêu cầu nhóm thêm một bạn mới vào danh sách

Ví dụ, thêm "Sơn" vào cuối danh sách

Câu lệnh trong Python:

danh_sach.append("Sơn") + Học sinh thực hiện bằng cách cho một bạn mới vào hàng và cập nhật danh sách trên bảng

- Vòng 4: Xóa phần tử – "Loại khỏi hàng"

+ Giáo viên yêu cầu loại bỏ một bạn khỏi hàng (ví dụ: "Hải” rời đi) + Học sinh cập nhật danh sách, câu lệnh trong Python:

danh_sach.remove("Hải") + Bạn bị loại khỏi hàng sẽ ra ngoài và quan sát

- Vòng 5: Duyệt danh sách – "Điểm danh"

+ Giáo viên yêu cầu học sinh đọc rõ lần lượt các phần tử trong danh sách

+ Học sinh thực hiện bằng cách duyệt qua danh sách, câu lệnh trong Python:

for ten in danh_sach:

print(ten) 4- Ý nghĩa của trò chơi:

 Học sinh hiểu rõ danh sách hoạt động như thế nào trong thực tế

 Nắm vững các thao tác cơ bản trên danh sách một cách trực quan

 Tạo không khí vui vẻ, tăng hứng thú học tập

2.3.3 Sử dụng phương pháp tư duy 5W1H

danh_sach = ["Ánh", "Lâm", "Quân", "Hải", "Minh"]

 Trong cuộc sống, danh sách có thể là danh sách mua sắm, danh sách việc cần làm, hoặc danh sách học sinh

2 - Why? - Tại sao cần dùng danh sách?

Chúng ta hỏi học sinh để kích thích tư duy:

Tại sao chúng ta cần danh sách thay vì sử dụng nhiều biến riêng lẻ?

Giải thích:

 Giúp lưu trữ nhiều giá trị một cách có tổ chức

 Giúp quản lý dữ liệu dễ dàng hơn, có thể thêm, sửa, xóa phần tử

 Giúp giảm số lượng biến, tối ưu hóa bộ nhớ và mã nguồn

3- When? - Khi nào sử dụng danh sách?

Học sinh cần biết khi nào nên dùng danh sách thay vì các cấu trúc dữ liệu khác

Ví dụ thực tế:

 Khi cần lưu trữ nhiều phần tử cùng loại (VD: danh sách sản phẩm)

 Khi cần thực hiện các thao tác như duyệt, tìm kiếm, sắp xếp dữ liệu một cách dễ dàng

4 - Where? - Danh sách được sử dụng ở đâu?

Danh sách được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như:

 Lập trình web (lưu danh sách người dùng, sản phẩm)

 Trí tuệ nhân tạo (xử lý dữ liệu lớn)

 Phân tích dữ liệu (lưu trữ và thao tác trên tập dữ liệu)

Ví dụ trong lập trình:

Danh sách trong Python có thể dùng trong vòng lặp để in ra tất cả phần tử:

hocsinh = ["An", "Bình", "Cường"]

for hs in hocsinh:

print(hs)

5- Who? - Ai nên học về danh sách?

 Bất kỳ ai học lập trình đều nên hiểu về danh sách

 Đặc biệt quan trọng với lập trình viên, nhà khoa học dữ liệu, chuyên gia

AI

Câu hỏi gợi mở:

"Em có nghĩ rằng danh sách có ích trong cuộc sống hàng ngày không? Nếu có, hãy cho một ví dụ."

6- How? - Sử dụng danh sách như thế nào?

Cuối cùng, hướng dẫn học sinh cách sử dụng danh sách qua các thao tác cơ bản:

 Tạo danh sách

 Truy cập phần tử

 Thêm, xóa phần tử

 Duyệt danh sách

2.3.4 Các thuật toán cơ bản trên kiểu dữ liệu danh sách theo cấp độ

Trên kiể dữ liệu danh sách có khá nhiều thuật toán, có thể kể đến như thuật toán: tìm kiếm tuần tự, tìm kiếm nhị phân, xắp xếp đơn giản, sắp xếp sủi bọt, sắp xếp chèn, sắp xếp nhanh, tìm dãy con tăng dài nhất, đếm phần tử xuất hiện nhiều nhất, tìm dãy con có tổng bằng X, thuật toán KMP (Knuth-Morris-Pratt) tìm chuỗi con trong danh sách chuỗi, Danh sách con có tổng lớn nhất, xử lý danh sách dạng cây hoặc đồ thị bằng thuật toán DFS/BFS,…

Do phạm vi của để tài nên chúng tôi chỉ xin giới thiệm một số thuật toán định hướng cho học sinh, giúp học sinh tự rèn luyện, tự học thêm ở nhà nhằm góp phần phát triển khả năng lập trình cho các em (một số ví dụ chúng tôi thưc hiện trên VS code), như sau:

Ảnh: đoạn chương trình đưa ra giá trị của phần tử DiemSo[1] là 7.5

- Chúng ta cũng có thể dùng toán tử “in” hoặc “not in” để kiểm tra việc có hay không có giá trị phần tử trong danh sách, theo cấu trúc lệnh như sau: