Phát triển năng lực tư duy thuật toán cho học sinh khi dạy học câu lệnh rẽ nhánh trong tin học lớp 11

LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện khóa luận “Phát triển năng lực tư duy thuật toán cho học sinh khi dạy học câu lệnh rẽ nhánh trong Tin học lớp 11”, ngoài sự cố gắng của bản thân, e

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

-

CHU HUY HOÀNG

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH KHI DẠY HỌC CÂU LỆNH

RẼ NHÁNH TRONG TIN HỌC LỚP 11

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Sư phạm Tin học

HÀ NỘI, 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

-

CHU HUY HOÀNG

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH KHI DẠY HỌC CÂU LỆNH

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện khóa luận “Phát triển năng lực tư duy thuật

toán cho học sinh khi dạy học câu lệnh rẽ nhánh trong Tin học lớp 11”,

ngoài sự cố gắng của bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình, tạo điều kiện của các thầy, cô giáo trong Viện Công nghệ Thông tin, đặc biệt là cô giáo hướng dẫn – TS Lưu Thị Bích Hương

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất của mình tới cô Lưu Thị Bích Hương đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và chỉ bảo cho em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Viện Công nghệ Thông tin của trường ĐHSP Hà Nội 2 đã tận tình truyền đạt kiến thức trong những năm

em học tập Vốn kiến thức tiếp thu được trong quá trình học tập không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành trang quý báu để

em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin

Cuối cùng em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong tổ Toán – Tin – CN của trường THPT Xuân Hòa – Phúc Yên – Vĩnh Phúc, đặc biệt là cô hướng dẫn thực tập Nguyễn Thị Thu Trang đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ và đóng góp ý kiến để em thực hiện khóa luận này

Hà Nội, tháng 5 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Chu Huy Hoàng

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của em và được sự hướng dẫn của TS Lưu Thị Bích Hương Các kết quả, số liệu nêu trong khóa luận này chưa được công bố ở bất kỳ công trình khoa học nào Những số liệu kết quả được chính em thu thập trong thời gian thực tập tại trường THPT Xuân Hòa

Ngoài ra, trong khóa luận có sử dụng các cơ sở lý thuyết đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc

Nếu phát hiện bất kỳ gian lận nào, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

về nội dung khóa luận của mình

Hà Nội, tháng 5 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Chu Huy Hoàng

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Mô hình chung cấu trúc năng lực 13

Hình 1.2: 5 phẩm chất và 10 năng lực của học sinh cần đạt được 20

Hình 2.1: Sơ đồ của cấu trúc rẽ nhánh if – then 26

Hình 2.2: Thuật toán kiểm tra a là số chẵn 28

Hình 2.3: Sơ đồ cấu trúc rẽ nhánh if – then – else 29

Hình 2.4: Thuật toán tìm max của a và b 31

Hình 2.5: Thuật toán giải phương trình bậc nhất: ax + b = 0 34

Hình 2.6: Thuật toán giải phương trình bậc 2 36

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Bảng tóm tắt các năng lực chung và biểu hiện của từngnăng

lực 14

Bảng 1.2: Ý kiến GV về việc dạy học nhằm phát triển năng lực tư duy thuật toán 20

Bảng 1.3: Kết quả điều tra về ý thức học tập và phương pháp học môn Tin học của học sinh 22

Bảng 2.1: So sánh hai dạng câu lệnh If – then 24

Bảng 2.2: Một số ví dụ về câu lệnh rẽ nhánh 25

Bảng 3.1: Thống kê kết quả học tập môn Tin học trước thực nghiệm 39

Bảng 3.2: Kết quả điểm sau thực nghiệm 52

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 6

1.1 Sự hình thành khái niệm thuật toán 6

1.1.1 Nguồn gốc của từ thuật toán 6

1.1.2 Sự hình thành khái niệm thuật toán trong Tin học 6

1.1.3 Khái niệm thuật toán được dạy ở trường phổ thông 8

1.2 Các tính chất của thuật toán 9

1.3 Phát triển năng lực tư duy thuật toán 11

1.3.1 Nguồn gốc của năng lực 11

1.3.2 Khái niệm năng lực 12

1.3.3 Khái niệm năng lực Tin học 13

1.3.4 Khái niệm năng lực tư duy thuật toán 13

1.3.5 Các năng lực cần phát triển cho học sinh trung học phổ thông 14

1.4 Điều tra thực trạng dạy học theo định hướng phát triển tư duy thuật toán trong Tin học lớp 11 20

1.4.1 Điều tra thăm dò ý kiến giáo viên 20

1.4.2 Điều tra thăm dò ý kiến học sinh 22

1.4.3 Đánh giá chung 23

CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH KHI DẠY HỌC CÂU LỆNH RẼ NHÁNH TRONG TIN HỌC 11 24

2.1 Mục tiêu của chủ đề 24

2.2 Câu lệnh rẽ nhánh 24

2.3 Phân tích một số nội dung dạy học câu lệnh rẽ nhánh trong Tin học 11 25

2.3.1 Ý nghĩa của câu lệnh rẽ nhánh 25

2.3.3 Câu lệnh ghép và ví dụ 34

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38

3.1 Mục đích, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 38

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 38

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 38

3.1.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 38

3.1.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 39

3.2 Triển khai thực nghiệm sư phạm 39

3.2.1 Tiến hành giảng dạy trên lớp 39

3.2.2 Tổ chức thực nghiệm 52

3.2.3 Kết quả thực nghiệm 52

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC

Theo Lê Hải Yến (2008), mục tiêu của bậc học phổ thông là hình thành

và phát triển được nền tảng tư duy của HS trong thời đại mới, bao gồm nhóm kiến thức, kĩ năng cơ bản của các môn học phổ thông, nhóm các kĩ năng tư duy và nhóm các phẩm chất nhân cách và đạo đức Trong đó, các kĩ năng tư duy có thể kể đến như biết cách suy luận, phát hiện, giải quyết vấn đề, biết cách học, cách tự học, có tư duy sáng tạo, Thông qua dạy kiến thức và kỹ năng để đạt được mục tiêu là hình thành và phát triển năng lực tư duy - trí tuệ của HS, thông qua việc dạy và học theo định hướng phát triển tư duy, chúng

ta sẽ tạo được nền móng trí tuệ - cách suy nghĩ để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn sau này cho mỗi HS khi bước vào đời Vậy, mục tiêu quan trọng của quá trình dạy và học là giúp cho HS phát triển được tư duy [8]

Hồ Sỹ Đàm và các cộng sự (2006) đã khẳng định mục tiêu trên đây trong dạy học môn Tin học bậc học phổ thông và nhấn mạnh: Mục tiêu của môn Tin học là “nhằm cung cấp cho HS những kiến thức phổ thông về ngành khoa học Tin học, hình thành và phát triển khả năng tư duy thuật toán, năng lực sử dụng các thành tựu của ngành khoa học này trong học tập và trong các lĩnh vực hoạt động của mình sau này"[4] Nguyễn Bá Kim (2009) đã đề cập đến

“dạy học qui tắc phương pháp” trong dạy học môn Toán, cụ thể là dạy thuật giải và những qui tắc tựa thuật giải [9] Dạy thuật giải nhằm dạy cho HS kiến tạo tri thức, đặc biệt là tri thức phương pháp Đây là một nội dung rất quan

2

trọng, vì nó dạy cho HS tư duy thuật giải, hay nói rộng hơn là dạy HS phương pháp tiếp cận giải quyết một vấn đề một cách khoa học Ở môn Toán, có những tri thức phương pháp là các thuật giải và qui tắc tựa thuật giải được chương trình qui định dạy tường minh Ở môn Tin học, tất cả các bài toán đều được dạy tường minh thuật toán Có thể nói rằng thuật toán là phương pháp giải quyết 2 vấn đề lấy nền tảng là Toán học, được phát triển mạnh mẽ trong ngành Khoa học máy tính, và nó trở thành mối quan tâm của cả hai phạm trù Toán học và Tin học Vậy thuật toán là nội dung dạy học mà nó mở ra nhiều

cơ hội nhất để rèn luyện và phát triển tư duy nói chung và tư duy thuật toán nói riêng cho HS

Trong những năm gần đây, dạy học theo định hướng phát triển năng lực

đã trở thành xu hướng chính đối với nhiều nước trên thế giới Dạy học thuật toán có thể xem như góp vai trò đáng kể trong dạy học định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề Bởi lẽ, dạy học thuật toán hưởng ứng mục tiêu đào tạo hình mẫu con người có năng lực tự quyết và có khả năng ứng xử và giải quyết các vấn đề trong khoa học và thực tiễn Với sự đảm bảo của Toán học, thuật toán trong lĩnh vực Khoa học máy tính bồi dưỡng cho HS phương pháp tư duy hiệu quả trong học tập những môn học khác ở trường phổ thông, nhất là trong những kiến thức tích hợp và liên môn với Toán và Tin học Với

những lý do trên, em chọn đề tài “Phát triển năng lực tư duy thuật toán cho

học sinh khi dạy học câu lệnh rẽ nhánh trong Tin học lớp 11” để nghiên

cứu

2 Mục đích nghiên cứu

Mục tiêu của khóa luận là đề xuất được một số cách tiếp cận trong dạy học thuật toán nhằm phát triển tư duy thuật toán cho HS trong dạy học môn Tin học Một cách cụ thể, khóa luận đưa ra một số cách tiếp cận trong dạy học các thuật toán giải các bài toán dựa vào máy tính thuộc lĩnh vực của môn Tin học Những cách tiếp cận này nhằm thúc đẩy và hướng dẫn HS tư duy đúng đắn và hiệu quả trong giải quyết vấn đề, tức là nhằm phát triển tư duy thuật toán cho HS

3

3 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là quá trình dạy học thuật toán ở trường THPT mà thực chất là quá trình giáo dục thông qua dạy học thuật toán

ở trường THPT Quá trình dạy học bao gồm việc dạy (hoạt động và giao lưu của thầy) và việc học (hoạt động và giao lưu của HS) với đối tượng chiếm lĩnh là nội dung thuật toán, còn bản thân việc học là đối tượng điều khiển của việc dạy Quá trình giáo dục nhằm mục tiêu chủ đạo của việc dạy học phát triển tư duy thuật toán, thể hiện ở chỗ GV không những chỉ dạy HS kiến tạo được các tri thức về thuật toán mà còn cho HS nắm được những phương thức

tư duy như tư duy ngữ nghĩa, tư duy cú pháp, tư duy ngôn ngữ và đặc biệt là

tư duy thuật toán

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

 Nghiên cứu lý luận

Nghiên cứu các vấn đề sau đây:

- Khái niệm thuật toán ở góc độ Tin học

- Khái niệm thuật toán được dạy ở môn Tin học trong trường phổ thông

- Các tính chất và đánh giá hiệu quả thuật toán

- Những xu hướng dạy học thuật toán hiện nay ở trong nước và trên thế giới

 Nghiên cứu thực tiễn

- Xây dựng các cách tiếp cận trong dạy học thuật toán trong môn Tin học

ở trường THPT để rèn luyện và phát triển tư duy thuật toán HS

 Thực nghiệm sư phạm

- Vận dụng cách tiếp cận dạy học thuật toán đã đề xuất để dạy học một tiết thực nghiệm sư phạm

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các văn bản, nghị quyết của Đảng, của chính phủ, của ngành giáo dục về đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông

- Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Tham khảo ý kiến của các nhà khoa học về dạy học phát triển năng lực tư duy thuật toán

- Phương pháp điều tra xã hội học: Điều tra thực trạng giáo dục nghiệp

vụ sư phạm và rèn luyện kĩ năng dạy học phát triển năng lực tư duy thuật toán cho học sinh

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng các giải pháp đề xuất

6 Giả thuyết khoa học

Nếu ứng dụng thành công dạy học phát triển năng lực tư duy thuật toán cho HS thông qua dạy học câu lệnh rẽ nhánh sẽ góp phần cho việc giáo dục

và phát triển năng lực tư duy thuật toán cho HS của trường THPT Xuân Hòa nói riêng và học sinh THPT nói chung Từ đó, HS có thể tự xây dựng và giải quyết các bài toán khác

7 Cấu trúc của khóa luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục thì nội dung chính của khóa luận được trình bày trong 3 chương:

5

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn

Chương 2: Phát triển năng lực tư duy thuật toán cho học sinh khi dạy học câu lệnh rẽ nhánh trong Tin học 11

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

6

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Sự hình thành khái niệm thuật toán

1.1.1 Nguồn gốc của từ thuật toán

Nguồn gốc từ "thuật toán" (algorithm) bắt nguồn từ tên gọi của nhà Toán học cổ đại người Trung Á, Mohamed ibn Musa al-Khowarizmi, người

đã phát minh ra tập các qui tắc để thực hiện các phép toán cộng, trừ, nhân, và chia các số thập phân Vào năm 1857, quyển sách đại số của ông bắt đầu được dịch sang chữ Latin Trong bản dịch tiếng Anh, từ al-Khowarizmi (hoặc al-Khwarizm, nguyên bản Latin là “al-Khwârizmî”) được phát âm là "algoritmi"

và sau này được nhiều người gọi là algorithm [10]

Theo Steven C Althoen & Robert J Bumcrot (1988), họ cho rằng tên gọi “Mohamed ibn Musa al- Khowarizmi” nghĩa là Mohamed, con trai của Musa, đến từ huyện Khowarizmi - nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Xô-Viết (Liên-Xô cũ) của người Kazakh, Turkmen, và Uzbek Nhưng Donald E Knuth (1980) lại nghĩ khác và cho rằng phần tên gọi al- Khwârizmî lại không chứng minh được ông sinh ra ở Khwarizm Vì công việc nghiên cứu của ông diễn ra ở nơi mà một số nhà khoa học vẫn gọi là “Ngôi nhà thông thái” (“House of Wisdom”) của Caliph al-Ma‟mun - nhà tài trợ nổi tiếng cho các nhà nghiên cứu khoa học Do đó, Knuth nghĩ rằng al-Khwârizmî được sinh ra

ở Khwarizm và sống phần lớn cuộc đời ở Qutrubbull sau được triệu tập tới Baghdad của Caliph, nhưng sự thật có thể sẽ không bao giờ được biết đến [10]

1.1.2 Sự hình thành khái niệm thuật toán trong Tin học

Bàn về thuật toán Robert Sedgewick (1946) cho rằng: "Khi viết một chương trình máy tính, ta thường cài đặt một phương pháp đã được nghĩ ra trước đó để giải quyết một vấn đề Phương pháp này thường độc lập với một máy tính cụ thể sẽ được dùng, nó hầu như thích hợp như nhau cho nhiều máy tính" Từ "thuật toán" được dùng trong Khoa học máy tính để mô tả một phương pháp giải bài toán thích hợp cho việc cài đặt như là các chương trình máy tính1 Thuật toán là "chất liệu" ("stuff") của Khoa học máy tính: chúng

tả bởi một người làm về Khoa học máy tính thì nó phải đủ gần gũi tựa như giả

mã (pseudo code), cũng như đủ độ dễ chuyển đổi sang một mã nguồn (source code) nào đó không phụ thuộc vào phần cứng máy tính

Trong khi Chung-Yang Huang et al (2009) cho rằng: “Một thuật toán

là một danh sách có thứ tự các chỉ dẫn được chỉ ra chính xác để thực hiện một công việc hay giải quyết một bài toán Nó có thể được mô tả trong ngôn ngữ

tự nhiên, giả mã, sơ đồ, hoặc thậm chí trong ngôn ngữ lập trình” [10]

João Fernando Peixoto Ferreira (2010) đã đưa ra quan điểm của mình như sau: “Khi ta nói rằng Toán học là thuật toán một cách tự nhiên, không có nghĩa là thuật toán dùng để giải toán Ở đây, chúng tôi muốn nói rằng các nguyên tắc và kĩ thuật được phát triển để xây dựng và giải quyết những vấn

đề thuật toán có thể được sử dụng để giải quyết nhiều vấn đề Toán học”, và ông đã định nghĩa “Một thuật toán là một dãy xác định các chỉ dẫn mà nó có thể được thực hiện một cách hệ thống trong lời giải bài toán đã cho” [10]

8

là một lời giải tóm tắt cho một bài toán, lược bỏ đi rất nhiều các giải thích chi tiết

1.1.3 Khái niệm thuật toán được dạy ở trường phổ thông

Khái niệm bài toán: "Trong phạm vi Tin học, "bài toán" là một việc

nào đó ta muốn máy tính thực hiện" Trong định nghĩa bài toán được nêu ở trên, cụm từ "một việc nào đó" bao gồm các bài toán giải được theo thuật toán thuộc lĩnh vực Toán học và bao gồm các bài toán của riêng Tin học [5]

Ví dụ 1.1: Ví dụ xét những việc sau đây:

1 Hãy in lên màn hình một dòng văn

5 Hãy tập lái xe ô tô trên sân tập Không thuộc “bài toán” của

Toán học hoặc Tin học

Định nghĩa thuật toán: "Thuật toán để giải một bài toán là một dãy

hữu hạn các thao tác được sắp xếp theo một trình tự nhất định sao cho khi thực hiện dãy thao tác ấy, từ Input (là dữ liệu vào của bài toán), ta nhận được output (là dữ liệu ra của bài toán) cần tìm" [5]

Định nghĩa trên đây nhấn mạnh dãy “thao tác” phải đảm bảo hai tính chất: (1) tính hữu hạn để đảm bảo thuật toán phải dừng lại sau một số bước thực hiện, và (2) tính có qui tắc để đảm bảo các chỉ dẫn (các thao tác) trong thuật toán được viết theo một qui định nhất quán về cách mô tả, biểu diễn chúng

9

Định nghĩa về thuật toán được nêu trên đây hàm ý nhấn mạnh việc chỉ

ra một qui trình rõ ràng và chính xác để tìm ra kết quả (output) từ dữ liệu vào (input) của bài toán Định nghĩa này còn ngụ ý thuật toán không bị đòi hỏi phải giải quyết các yêu cầu định tính của các bài toán trong Toán học (ví dụ như chứng minh sự tồn tại hay không tồn tại lời giải của bài toán) mà nhiệm

vụ chính của thuật toán là thực hiện các yêu cầu định lượng với tốc độ nhanh nhất chấp nhận được (ví dụ tìm số hạng thứ một nghìn của dãy Fibocacii trong thời gian không quá 10 giây)

Ví dụ 1.2: Dãy Fibonacii

Nhà Toán học Fibonacii đã phát hiện ra qui luật sinh sản của loài thỏ như sau: Số thỏ ở hai thế hệ đầu tiên qui ước là 1 (thỏ bố và thỏ mẹ), còn số thỏ từ thế hệ thứ 3 trở đi bằng tổng số thỏ ở hai thế hệ ngay trước đó Vậy số lượng thỏ của các hệ liên tiếp tạo thành một dãy đặc biệt (gọi là dãy Fibonacii) có dạng: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, Vấn đề đặt ra là với một số n cho trước nào đó, hãy tìm số hạng thứ n của dãy Fibonacii

Ở góc độ Toán học, bài toán này giải được (tồn tại nghiệm) Cụ thể, nếu gọi f(n) là số lượng thỏ ở thế hệ thứ n thì f(n) có thể tính được theo công thức qui nạp sau đây:

f(n)={ ( ) ( ) Tuy nhiên, người làm toán chỉ có thể dừng lại ở việc thành lập được công thức trên đây, chứ không thể trong thời gian vài giây trả lời được số hạng thứ 100 của dãy Fibonacii cụ thể bằng bao nhiêu Trả lời được câu hỏi định lượng đó trong thời gian vài giây là nhiệm vụ của Tin học Nếu thuật toán tính f(n) dựa vào công thức qui nạp Toán học trên thì nó được gọi là thuật toán đệ qui Chương trình cài đặt thuật toán đệ qui thường đòi hỏi chi phí rất cao về bộ nhớ máy tính và thời gian thực hiện Do đó, Tin học thường tìm kiếm một thuật toán khác, gọi là thuật toán lặp, tốn ít thời gian và bộ nhớ hơn để tính f(n) với n không nhỏ, thậm chí khá lớn

1.2 Các tính chất của thuật toán

Các tính chất cơ bản của thuật toán bao gồm:

toán khác dựa vào những đánh giá trực quan, dưới đây là một ví dụ:

Ví dụ 1.3: So sánh hai thuật toán sắp xếp

Hai thuật toán cho trong bảng dưới đây đều thể hiện thuật toán sắp xếp tăng dần dãy số , , , cho trước theo phương pháp sắp xếp chọn trực tiếp Hãy đánh giá, so sánh hai thuật toán này

Thuật toán 1 Thuật toán 2

Bước 1 Với mỗi i nhận giá trị từ 1

đến n-1 thực hiện các công việc sau:

11

lại k  j;

Bước 1.3 Nếu k ≠ i thì đổi giá

trị của và aj cho nhau như sau:

x  ;  ;  x;

Bước 2 Đưa ra dãy , , , đã

được sắp xếp

x  ; ai  ;  x; Bước 2 Đưa ra dãy , , , đã được sắp xếp

GV có thể phân tích cho HS thấy thuật toán 1 tuy dài dòng hơn nhưng lại “tốt hơn” thuật toán 2, vì thuật toán 1 thực hiện với số lần ít nhất các thao tác hoán đổi giá trị hai phần tử trong dãy số, trong khi đó, thuật toán 2 có thể thực hiện dư thừa các thao tác này

1.3 Phát triển năng lực tư duy thuật toán

1.3.1 Nguồn gốc của năng lực

Từ cuối thế kỉ XIX đến nay đã có nhiều ý kiến khác nhau về bản chất

và nguồn gốc của năng lực Hiện nay đã có xu hướng thống nhất trên một số quan điểm cơ bản, quan trọng về lí luận cũng như thực tiễn

 Một là: Những yếu tố bẩm sinh, di truyền là điều kiện cần thiết ban đầu cho sự phát triển năng lực Đó là điều kiện cần nhưng chưa đủ

 Hai là: Năng lực của con người có nguồn gốc xã hội, lịch sử Con người từ khi sinh ra đã có sẵn những tố chất nhất định cho sự phát triển các năng lực tương ứng, nhưng nếu không có môi trường xã hội thì cũng không phát triển được Xã hội đã được các thế hệ trước cải tạo, xây dựng và để lại các dấu ấn đó cho các thế hệ sau trong môi trường Văn hóa - Xã hội

 Ba là: Năng lực có nguồn gốc từ hoạt động và là sản phẩm của hoạt động Sống trong môi trường xã hội tự nhiên do các thế hệ trước tạo ra

và chịu sự tác động của nó, con người ở thế hệ sau không chỉ đơn giản

sử dụng hay thích ứng với các thành tựu của các thế hệ trước để lại, mà

1.3.2 Khái niệm năng lực

Theo tâm lí học: Năng lực là tổng hợp các đặc điểm, thuộc tính tâm lý của cá nhân phù hợp với yêu cầu đặc trưng của một hoạt động nhất định nhằm đảm bảo cho hoạt động đó đạt hiệu quả cao Các năng lực hình thành trên cơ

sở của 5 các chất tự nhiên của cá nhân, nó đóng vai trò quan trọng Năng lực của con người không phải hoàn toàn do tự nhiên mà có, phần lớn do công tác,

Năng lực là tổ hợp các thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động nhất định, đảm bảo cho hoạt động đó có kết quả tốt Năng lực vừa là tiền đề, vừa là kết quả của hoạt động Năng lực vừa

là điều kiện cho hoạt động đạt kết quả nhưng đồng thời năng lực cũng phát triển ngay trong chính hoạt động ấy

Theo PGS TS Nguyễn Công Khanh năng lực là các khả năng và kỹ năng nhận thức vốn có ở cá nhân hay có thể học được để giải quyết các vấn

đề đặt ra trong cuộc sống Năng lực cũng hàm chứa trong nó tính sẵn sàng hành động, động cơ, ý chí và trách nhiệm xã hội để có thể sử dụng một cách thành công và có trách nhiệm các giải pháp trong những tình huống thay đổi [3]

13

Hình 1.1: Mô hình chung cấu trúc năng lực

1.3.3 Khái niệm năng lực Tin học

Giáo dục phổ thông ở nước ta đang thực hiện bước chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang hướng tiếp cận năng lực của người học nghĩa là chuyển từ phương pháp dạy học theo lối truyền thụ một chiều sang dạy cách học cách vận dụng rèn luyện kỹ năng đồng thời chuyển cách đánh giá kết quả giáo dục từ nặng nề về kiểm tra trí nhớ sang kiểm tra đánh giá năng lực vận dụng kiến thức giải quyết vấn đề

Đối với môn tin học, trong chương trình giáo dục phổ thông không chỉ giúp hình thành phát triển năng lực sử dụng công nghệ thông tin cho mọi học sinh mà còn giúp hình thành phát triển năng lực chuyên ngành tin học cho những học sinh học môn tin học

Năng lực tin học là khả năng lựa chọn vận dụng kiến thức kỹ năng và thái độ một cách tổng hợp để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể trong hoàn cảnh

cụ thể Bởi vậy xác định năng lực tin học dựa trên chương trình giáo dục phổ thông hiện hành cần được tiến hành thận trọng và đảm bảo những năng lực đề xuất đúng hướng [11]

Môn tin học góp phần vào năng lực chung

1.3.4 Khái niệm năng lực tư duy thuật toán

Thuật toán được hiểu như một quy trình mô tả những chỉ dẫn rõ ràng và chính xác để người (hay máy) thực hiện một loạt thao tác nhằm đạt được mục đích đặt ra hay giải một lớp bài toán nhất định

Có tính kết thúc (sau một số hữu hạn bước thực hiện) và tính phổ dụng (giải quyết được các bài toán cùng loại)

Năng lực tư duy thuật toán là khả năng học sinh vận dụng một cách

thuần thục kiến thức kỹ năng và thái độ của mình để giải quyết một vấn đề hay một bài toán theo một trình tự nhất định của thuật toán [10]

1.3.5 Các năng lực cần phát triển cho học sinh trung học phổ thông

Năng lực của học sinh là khả năng làm chủ những hệ thống kiến thức,

kỹ năng, thái độ phù hợp với lứa tuổi và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lý vào thực hiện thành công nhiệm vụ học tập, giải quyết hiệu quả những vấn đề đặt ra cho chính các em trong cuộc sống [2]

Theo PGS.TS.Nguyễn Công Khanh năng lực của học sinh là một cấu trúc động (trừu tượng), có tính mở, đa thành tố, đa tầng bậc, hàm chứa trong

nó không chỉ là kiến thức, kĩ năng, mà còn là niềm tin, giá trị, trách nhiệm

xã hội thể hiện ở tính sẵn sàng hành động của các em trong môi trường học tập phổ thông và những thực tế đang thay đổi của xã hội [2]

Bảng 1.1: Bảng tóm tắt các năng lực chung và biểu hiện của từng

năng lực [2],[3],[1]

STT Các

năng lực

Biểu hiện

1 Năng lực Đánh giá và điều chỉnh được kế hoạch học tập, hình

thành cách học tập riêng của bản thân, tìm được nguồn

15

STT Các

năng lực

Biểu hiện

tự học tài liệu phù hợp với các mục đích, nhiệm vụ học tập khác

nhau, thành thạo sử dụng thư viện, chọn tài liệu và thư mục phù hợp với chủ đề học tập, ghi chép thông tin đọc được bằng hình thức phù hợp, dễ ghi nhớ, sử dụng

Tự nhận ra và điều chỉnh những sai sót, hạn chế của bản thân trong quá trình học tập, suy ngẫm cách học của mình, đúc kết kinh nghiệm để có thể chia sẻ, vận dụng vào tình huống khác nhau,…

Thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan đến vấn

đề, đề xuất và phân tích được một số giải pháp giải quyết vấn đề, lựa chọn giải pháp phù hợp nhất

Thực hiện và đánh giá giải pháp giải quyết vấn đề, suy ngẫm về cách thức và tiến trình giải quyết để điều chỉnh

và vận dụng trong bối cảnh mới

và độ tin cậy của ý tưởng mới

Xét sự vật ở nhiều góc nhìn khác nhau, hình thành và kết nối các ý tưởng, nghiên cứu thay đổi giải pháp trước sự thay đổi của bối cảnh, đánh giá rủi ro và có dự phòng Lập luận về quá trình suy nghĩ, nhận ra yếu tố sáng tạo trong các quan điểm trái chiều, hạn chế trong quan điểm

4 Năng lực

tự quản lý

Đánh giá được ảnh hưởng các yếu tố đến hành động, việc làm của mình, làm chủ cảm xúc bản thân trong học tập và cuộc sống

Biết làm việc độc lập theo thời gian biểu, nhận ra được những tình huống an toàn hay không an toàn; nhận ra và

tự điều chỉnh những hạn chế bản thân trong học tập, lao động và sinh hoạt, ở nhà, ở trường

5 Năng lực

giao tiếp

Xác định được mục đích giao tiếp phù hợp với đối tượng, bối cảnh giao tiếp, dự kiến được thuận lợi, khó khăn để đạt được mục đích giao tiếp

Chủ động trong giao tiếp, tôn trọng, lắng nghe, có phản ứng tích cực trong giao tiếp

Lựa chọn nội dung, ngôn ngữ phù hợp với ngữ cảnh và đối tượng giao tiếp, tự tin khi nói trước nhiều người

6 Năng lực

hợp tác

Chủ động đề xuất mục đích hợp tác để giải quyết một vấn đề do bản thân và những người khác đề xuất, lựa chọn hình thức làm việc nhóm với quy mô phù hợp với yêu cầu và nhiệm vụ

Phân tích được khả năng của từng thành viên để tham gia đề xuất phương án phân công công việc, dự kiến phương án phân công, tổ chức hoạt động hợp tác, theo dõi tiến độ hoàn thành

7 Năng lực

tính toán

Vận dụng thành thạo các phép tính trong học tập và cuộc sống; sử dụng hiệu quả các kiến thức, kĩ năng đo lường,

Sử dụng hiệu quả các thuật ngữ, kí hiệu toán học, tính chất các số và tính chất của các hình hình học, sử dụng thống kê toán để giải quyết vấn đề nảy sinh trong thực

Sử dụng hợp lí từ vựng và mẫu câu trong hai lĩnh vực khẩu ngữ và bút ngữ, có từ vựng dùng cho các kĩ năng đối thoại và độc thoại, làm quen với các cấu trúc ngôn ngữ khác nhau Đạt năng lực bậc 3 về một ngoại ngữ

Và hướng đến 10 năng lực cốt lõi gồm:

- Năng lực chung:

1 Năng lực tự chủ và tự học: Tự lực; Tự khẳng định và bảo vệ quyền, nhu cầu chính đáng; Tự kiểm soát tình cảm, thái độ, hành vi của mình; Tự định hướng; Tự học, tự hoàn thiện

2 Năng lực giao tiếp và hợp tác: Xác định mục đích, nội dung, phương tiện và thái độ giao tiếp; Thiết lập, phát triển các quan hệ xã hội, điều chỉnh

và hóa giải các mâu thuẫn; Xác định mục đích và phương thức hợp tác

3 Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Nhận ra ý tưởng mới; Phát hiện và làm rõ vấn đề; Hình thành và triển khai ý tưởng mới; Đề xuất, lựa chọn giải pháp; Thực hiện và đánh giá giải pháp giải quyết vấn đề; Tư duy độc lập

Những năng lực chuyên môn được hình thành, phát triển chủ yếu thông qua một số môn học, hoạt động giáo dục nhất định Đó là:

1 Năng lực ngôn ngữ: Sử dụng tiếng Việt; Sử dụng ngoại ngữ

2 Năng lực tính toán: Hiểu biết kiến thức toán học phổ thông cơ bản; Biết cách vận dụng các thao tác tư duy, suy luận, tính toán, ước lượng, sử dụng các công cụ tính toán và dụng cụ đo,… đọc hiểu, diễn giải, phân tích, đánh giá tình huống có ý nghĩa toán học

19

3 Năng lực Tin học: Sử dụng và quản lý các phương tiện, công cụ, các

hệ thống tự động hóa của công nghệ thông tin và truyền thông; Hiểu biết và ứng xử phù hợp chuẩn mực đạo đức, văn hóa và pháp luật trong xã hội thông tin và nền kinh tế tri thức;

4 Năng lực thể chất: Sống thích ứng và hài hòa với môi trường; Nhận biết và có các kỹ năng vận động cơ bản trong cuộc sống; Nhận biết

và hình thành các tố chất thể lực cơ bản trong cuộc sống; Nhận biết

và tham gia hoạt động thể dục thể thao; Đánh giá hoạt động vận động

5 Năng lực thẩm mỹ: Nhận biết các yếu tố thẩm mỹ (cái đẹp, cái bi, cái hài, cái chân, cái thiện, cái cao cả) Phân tích, đánh giá các yếu

tố thẩm mỹ; Tái hiện, sáng tạo và ứng dụng các yếu tố thẩm mỹ

6 Năng lực Công nghệ: Thiết kế; Sử dụng; Giao tiếp; Đánh giá

7 Năng lực tìm hiểu tự nhiên và xã hội: Hiểu biết kiến thức khoa học; Tìm tòi và khám phá thế giới tự nhiên; Vận dụng kiến thức vào thực tiễn, ứng xử với tự nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững

và bảo vệ môi trường Nắm được những tri thức cơ bản về đối tượng của các khoa học xã hội; Hiểu và vận dụng được những cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu cơ bản của khoa học xã hội; Nắm được những tri thức cơ bản về xã hội loài người; Vận dụng được những tri thức về xã hội và văn hóa vào cuộc sống

20

Hình 1.2: 5 phẩm chất và 10 năng lực của học sinh cần đạt được 1.4 Điều tra thực trạng dạy học theo định hướng phát triển tư duy thuật toán trong Tin học lớp 11

1.4.1 Điều tra thăm dò ý kiến giáo viên

Việc điều tra, thăm dò ý kiến giáo viên được thực hiện với 15 GV và 5 câu hỏi (CH) Qua việc điều tra, thăm dò khảo sát ý kiến thu được kết quả như sau:

Bảng 1.2: Ý kiến GV về việc dạy học nhằm phát triển năng lực tư duy

thuật toán

Câu 1: Khi dạy học thầy (cô)

hay dạy học theo định hướng

nào?

21

3 Theo định hướng phát triển

Câu 2: Khi dạy học cho HS

thầy (cô) chú trọng phát triển

năng lực nào của HS?

Câu 3: Thầy (cô) nhận thấy

tầm quan trọng của việc tổ

Câu 4: Khi dạy học phát triển

tư duy thuật toán cho học

sinh Thầy Cô thực hiện ở

phát triển năng lực tư duy

thuật toán cho HS là gì?

22

theo định hướng phát triển năng lực tư duy thuật toán cần áp dụng nhiều phương pháp khác nhau (60%)

1.4.2 Điều tra thăm dò ý kiến học sinh

Quá trình điều tra thăm dò ý kiến của học sinh được tiến hành trên 80 học sinh (HS) thuộc hai lớp của khối 11 về việc học tập liên quan đến sử dụng dạy học khái niệm trong môn Tin học với 5 câu hỏi (CH) Kết quả của cuộc

điều tra được thống kê:

Bảng 1.3: Kết quả điều tra về ý thức học tập và phương pháp học môn

Tin học của học sinh

Câu 3: Em thấy thế nào khi

GV đưa vào bài học các vấn

đề của môn Tin học gắn liền

23

Theo kết quả của cuộc điều tra thăm dò ý kiến của học sinh, chúng ta

dễ dàng nhận ra được mặt hạn chế của môn Tin học trong suy nghĩ của các

em, bởi Tin học là môn học phụ, vừa khô khan lại khó hiểu

Thông thường giáo viên chỉ chú trọng xem mình dạy có hết chương trình hay không và đảm bảo thời gian hay chưa mà ít quan tâm xem những mục tiêu của môn học có đạt được hay không Đó là lý do mà trong các bài dạy chỉ có 31,25% học sinh chắc chắn mình có thể giải quyết bài tập GV đưa

ra

Hơn nữa, HS chiếm đến 37,5% vẫn có tư tưởng chờ GV hay chép bài bạn bên cạnh khi được giao bài tập, các em vẫn còn ỷ lại vào người khác mà chưa chủ động suy nghĩ tìm cách giải quyết

1.4.3 Đánh giá chung

Qua việc điều tra thăm dò ý kiến của giáo viên và học sinh, nhận thấy dạy học theo định hướng phát triển năng lực tư duy cho học sinh có thể sử dụng hiệu quả trong dạy học môn Tin học Học sinh hoạt động tích cực chủ động sáng tạo

Tuy nhiên việc sử dụng nó cũng gặp không ít khó khăn ở cả giáo viên

và học sinh:

 Về phía giáo viên rất ít GV dạy học theo định hướng phát triển năng lực thuật toán cho HS trong bài dạy của mình đa số GV ngại việc soạn một giáo án cũng như tổ chức các hoạt động dạy học theo định hướng

phát triển năng lực cho HS vì nó tốn nhiều thời gian và công sức

 Về phía HS đa phần HS cho rằng môn tin là môn học phụ không quan trọng và chưa chủ động phát biểu xây dựng bài còn ỷ lại vào GV và các bạn khác, tâm lý sợ sai khiến HS dù biết câu trả lời cũng không chủ động phát biểu Vì vậy các hoạt động GV tổ chức sẽ không đạt được

hiểu quả học tập cao

Bởi vậy mà các thầy cô chưa thực sự tổ chức được nhiều hoạt động phát

triển năng lực cho học sinh

24

CHƯƠNG 2:

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH KHI DẠY HỌC CÂU LỆNH RẼ NHÁNH TRONG TIN HỌC 11 2.1 Mục tiêu của chủ đề

Mục tiêu của chủ đề là phát triển năng lực tư duy thuật toán cho HS thông qua giảng dạy câu lệnh rẽ nhánh trong Tin học lớp 11 Ngoài ra, mục tiêu chủ đề muốn phát triển các năng lực chung và năng lực chuyên môn khác như:

+ Năng lực giải quyết vấn đề

+ Nặng lực tự học

+ Năng lực giao tiếp

+ Năng lực sử dụng công nghệ thông tin

Điều kiện biểu thức quan hệ hoặc lôgic

Câu lệnh, câu lệnh 1, câu lệnh 2 là một câu lệnh của Pascal

Giống nhau: đều cùng là câu lệnh rẽ nhánh và khi gặp một điều kiện nào đó thì chọn lựa thực hiện thao tác thích hợp