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

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

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

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

Người hướng dẫn khoa học

TS LƯU THỊ BÍCH HƯƠNG

HÀ NỘI, 2019

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 điềukiện của các thầy, cô giáo trong Viện Công nghệ Thông tin, đặc biệt là côgiáo hướng dẫn – TS Lưu Thị Bích Hương

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

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Viện Công nghệ Thông tincủa 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 lànền 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 – CNcủa trường THPT Xuân Hòa – Phúc Yên – Vĩnh Phúc, đặc biệt là cô hướngdẫn thực tập Nguyễn Thị Thu Trang đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ và đónggóp 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 sựhướng dẫn của TS Lưu Thị Bích Hương Các kết quả, số liệu nêu trong khóaluận này chưa được công bố ở bất kỳ công trình khoa học nào Những số liệukết quả được chính em thu thập trong thời gian thực tập tại trường THPTXuân Hòa

Ngoài ra, trong khóa luận có sử dụng các cơ sở lý thuyết đều có tríchdẫn 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 từng năng

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

1 Lí do chọn đề tài

MỞ ĐẦU

Bàn về tư duy, Pascal cho rằng “Tư duy tạo nên sự cao cả của conngười”; Descartes nói “Tôi tư duy tức là tôi tồn tại”; Emerson nói “Tư duy làhạt giống của hành động”; H.Poincaré dùng hình ảnh “Tư duy là một tia sánggiữa đêm tối Nhưng chính tia sáng ấy là tất cả” Bàn về dạy học, rèn luyện tưduy, nguyên thủ tướng Phạm Văn Đồng nói “Điều chủ yếu không phải là nhồinhét một mớ kiến thức hỗn độn mà là phương pháp suy nghĩ, phương phápnghiên cứu, phương pháp học tập, phương pháp giải quyết vấn đề” Theongạn ngữ cổ Hy lạp thì “Dạy học không phải là rót kiến thức vào một chiếcthùng rỗng mà là thắp sáng lên những ngọn lửa”.

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 nhómkiến thức, kĩ năng cơ bản của các môn học phổ thông, nhóm các kĩ năng tưduy và nhóm các phẩm chất nhân cách và đạo đức Trong đó, các kĩ năng tưduy có thể kể đến như biết cách suy luận, phát hiện, giải quyết vấn đề, biếtcách học, cách tự học, có tư duy sáng tạo, Thông qua dạy kiến thức và kỹnăng để đạt được mục tiêu là hình thành và phát triển năng lực tư duy - trí tuệcủa 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 trongthực tiễn sau này cho mỗi HS khi bước vào đời Vậy, mục tiêu quan trọng củaquá 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 trongdạy học môn Tin học bậc học phổ thông và nhấn mạnh: Mục tiêu của môn Tinhọc là “nhằm cung cấp cho HS những kiến thức phổ thông về ngành khoa họcTin học, hình thành và phát triển khả năng tư duy thuật toán, năng lực sửdụng các thành tựu của ngành khoa học này trong học tập và trong các lĩnhvực 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 thuậtgiải và những qui tắc tựa thuật giải [9] Dạy thuật giải nhằm dạy cho HS kiến

trọng, vì nó dạy cho HS tư duy thuật giải, hay nói rộng hơn là dạy HS phươngpháp tiếp cận giải quyết một vấn đề một cách khoa học Ở môn Toán, cónhững tri thức phương pháp là các thuật giải và qui tắc tựa thuật giải đượcchương trình qui định dạy tường minh Ở môn Tin học, tất cả các bài toán đềuđược dạy tường minh thuật toán Có thể nói rằng thuật toán là phương phápgiải quyết 2 vấn đề lấy nền tảng là Toán học, được phát triển mạnh mẽ trongngành Khoa học máy tính, và nó trở thành mối quan tâm của cả hai phạm trùToán 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 toánnói 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 thuậttoán có thể xem như góp vai trò đáng kể trong dạy học định hướng phát triểnnăng lực giải quyết vấn đề Bởi lẽ, dạy học thuật toán hưởng ứng mục tiêuđào tạo hình mẫu con người có năng lực tự quyết và có khả năng ứng xử vàgiải quyết các vấn đề trong khoa học và thực tiễn Với sự đảm bảo của Toánhọc, thuật toán trong lĩnh vực Khoa học máy tính bồi dưỡng cho HS phươngpháp 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 dạyhọc thuật toán nhằm phát triển tư duy thuật toán cho HS trong dạy học mônTin học Một cách cụ thể, khóa luận đưa ra một số cách tiếp cận trong dạy họccác thuật toán giải các bài toán dựa vào máy tính thuộc lĩnh vực của môn Tinhọc Những cách tiếp cận này nhằm thúc đẩy và hướng dẫn HS tư duy đúngđắn và hiệu quả trong giải quyết vấn đề, tức là nhằm phát triển tư duy thuậttoán cho HS

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 ởtrường 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 lưucủa thầy) và việc học (hoạt động và giao lưu của HS) với đối tượng chiếmlĩnh là nội dung thuật toán, còn bản thân việc học là đối tượng điều khiển củaviệc dạy Quá trình giáo dục nhằm mục tiêu chủ đạo của việc dạy học pháttriển tư duy thuật toán, thể hiện ở chỗ GV không những chỉ dạy HS kiến tạođược 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 thếgiới

 Nghiên cứu thực tiễn

Khảo sát và đánh giá chất lượng dạy học thuật toán và lập trình trongmôn Tin học ở trường phổ thông Từ các điều tra và đánh giá trên, đưa ra các

đề xuất phương hướng nâng cao hiệu quả dạy học thuật toán

 Đề xuất giải pháp

- 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 mộttiết thực nghiệm sư phạm

5 Phương pháp nghiên cứu

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

- Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Tham khảo ý kiến của các nhàkhoa 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 toáncho học sinh

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm đểkiểm 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 toáncho 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 Hòanói riêng và học sinh THPT nói chung Từ đó, HS có thể tự xây dựng và giảiquyết 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 dungchính của khóa luận được trình bày trong 3 chương:

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 câulệnh rẽ nhánh trong Tin học 11

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

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 nhàToán 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, vàchia các số thập phân Vào năm 1857, quyển sách đại số của ông bắt đầu đượcdịch 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 têngọi “Mohamed ibn Musa al- Khowarizmi” nghĩa là Mohamed, con trai củaMusa, 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 khôngchứng minh được ông sinh ra ở Khwarizm Vì công việc nghiên cứu của ôngdiễn 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 cácnhà 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 tớiBaghdad 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 mộtchương trình máy tính, ta thường cài đặt một phương pháp đã được nghĩ ratrước đó để giải quyết một vấn đề Phương pháp này thường độc lập với mộtmáy tính cụ thể sẽ được dùng, nó hầu như thích hợp như nhau cho nhiều máytính" Từ "thuật toán" được dùng trong Khoa học máy tính để mô tả mộtphương pháp giải bài toán thích hợp cho việc cài đặt như là các chương trìnhmáy tính1 Thuật toán là "chất liệu" ("stuff") của Khoa học máy tính: chúng

lă đối tượng nghiín cứu trung tđm trong nhiều, nếu không nói lă hầu hết, câc lĩnh vực của Tin học" [10].

Quan điểm về thuật toân của Robert không đi ngược lại câc định nghĩahình thức đúng đắn về thuật toân như đê đề cập trín đđy, vă cũng giống nhưcâc nhă Khoa học mây tính khâc, Robert lược bỏ câc thuật ngữ phức tạp củaToân học, để lột tả một câch dễ hiểu rằng một thuật toân một khi nó được mô

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

mê (pseudo code), cũng như đủ độ dễ chuyển đổi sang một mê nguồn (sourcecode) năo đó không phụ thuộc văo phần cứng mây tính

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

lă một danh sâch có thứ tự câc chỉ dẫn được chỉ ra chính xâc để thực hiện mộtcông việc hay giải quyết một băi toân Nó có thể được mô tả trong ngôn ngữ

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

Joêo Fernando Peixoto Ferreira (2010) đê đưa ra quan điểm của mìnhnhư sau: “Khi ta nói rằng Toân học lă thuật toân một câch tự nhiín, không cónghĩa lă thuật toân dùng để giải toân Ở đđy, chúng tôi muốn nói rằng câcnguyín tắc vă kĩ thuật được phât triển để xđy dựng vă giải quyết những vấn

đề thuật toân có thể được sử dụng để giải quyết nhiều vấn đề Toân học”, vẵng đê định nghĩa “Một thuật toân lă một dêy xâc định câc chỉ dẫn mă nó cóthể được thực hiện một câch hệ thống trong lời giải băi toân đê cho” [10]

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

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 ởtrên, cụm từ "một việc nào đó" bao gồm các bài toán giải được theo thuật toánthuộc 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 khithực hiện dãy thao tác ấy, từ Input (là dữ liệu vào của bài toán), ta nhận đượcoutput (là dữ liệu ra của bài toán) cần tìm" [5]

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

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 hỏiphải giải quyết các yêu cầu định tính của các bài toán trong Toán học (ví dụnhư 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 nhanhnhất chấp nhận được (ví dụ tìm số hạng thứ một nghìn của dãy Fibocaciitrong 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 thỏnhư sau: Số thỏ ở hai thế hệ đầu tiên qui ước là 1 (thỏ bố và thỏ mẹ), còn sốthỏ từ thế hệ thứ 3 trở đi bằng tổng số thỏ ở hai thế hệ ngay trước đó Vậy sốlượng thỏ của các hệ liên tiếp tạo thành một dãy đặc biệt (gọi là dãyFibonacii) có dạng: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, Vấn đề đặt ra là với một số ncho 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 côngthức qui nạp sau đây:

f(n)={

( ) ( )Tuy nhiên, người làm toán chỉ có thể dừng lại ở việc thành lập đượccông thức trên đây, chứ không thể trong thời gian vài giây trả lời được sốhạng thứ 100 của dãy Fibonacii cụ thể bằng bao nhiêu Trả lời được câu hỏiđịnh lượng đó trong thời gian vài giây là nhiệm vụ của Tin học Nếu thuậttoán tính f(n) dựa vào công thức qui nạp Toán học trên thì nó được gọi làthuật toán đệ qui Chương trình cài đặt thuật toán đệ qui thường đòi hỏi chiphí rất cao về bộ nhớ máy tính và thời gian thực hiện Do đó, Tin học thườngtìm kiếm một thuật toán khác, gọi là thuật toán lặp, tốn ít thời gian và bộ nhớ

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 xếptăng dần dãy số , , , cho trước theo phương pháp sắp xếp chọn trựctiếp Hãy đánh giá, so sánh hai thuật toán này

Bước 1 Với mỗi i nhận giá trị từ 1

đến n-1 thực hiện các công việc sau:

lại k  j;

Bước 1.3 Nếu k ≠ i thì đổi giá

trị của và aj cho nhau như sau:

GV có thể phân tích cho HS thấy thuật toán 1 tuy dài dòng hơn nhưnglại “tốt hơn” thuật toán 2, vì thuật toán 1 thực hiện với số lần ít nhất các thaotác hoán đổi giá trị hai phần tử trong dãy số, trong khi đó, thuật toán 2 có thểthực 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 sốquan 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 đầucho 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 Conngười từ khi sinh ra đã có sẵn những tố chất nhất định cho sự phát triểncác năng lực tương ứng, nhưng nếu không có môi trường xã hội thìcũng 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 trườngVăn hóa - Xã hội

 Ba là: Năng lực có nguồn gốc từ hoạt động và là sản phẩm của hoạtđộng 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

còn cải tạo chúng và tạo ra các kết quả “vật chất” mới hoàn thiện hơncho các hoạt động tiếp theo.

Tóm lại, ngày nay khoa học cho rằng năng lực là hiện tượng có bảnchất, nguồn gốc phức tạp Các tố chất và hoạt động của con người tương tácqua lại với nhau để tạo ra các năng lực

1.3.2 Khái niệm năng lực

Theo tâm lí học: Năng lực là tổng hợp các đặc điểm, thuộc tính tâm lýcủa cá nhân phù hợp với yêu cầu đặc trưng của một hoạt động nhất định nhằmđảm 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 lựccủa con người không phải hoàn toàn do tự nhiên mà có, phần lớn do công tác,tập luyện hình thành [2]

Năng lực là “khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thựchiện một hoạt động nào đó” như năng lực tư duy, năng lực tài chính hoặc là

“phẩm chất tâm sinh lý và trình độ chuyên môn tạo cho con người khả nănghoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” như năng lựcchuyên môn, năng lực lãnh đạo

Năng lực là tổ hợp các thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp vớinhững yêu cầu của một hoạt động nhất định, đảm bảo cho hoạt động đó có kếtquả 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 pháttriển ngay trong chính hoạt động ấy

Theo PGS TS Nguyễn Công Khanh năng lực là các khả năng và kỹnăng 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 sànghành động, động cơ, ý chí và trách nhiệm xã hội để có thể sử dụng một cáchthành công và có trách nhiệm các giải pháp trong những tình huống thay đổi[3]

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 chươngtrình giáo dục tiếp cận nội dung sang hướng tiếp cận năng lực của người họcnghĩa là chuyển từ phương pháp dạy học theo lối truyền thụ một chiều sangdạy cách học cách vận dụng rèn luyện kỹ năng đồng thời chuyển cách đánhgiá kết quả giáo dục từ nặng nề về kiểm tra trí nhớ sang kiểm tra đánh giánăng lực vận dụng kiến thức giải quyết vấn đề

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

Năng lực tin học là khả năng lựa chọn vận dụng kiến thức kỹ năng vàthái 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 phổthông hiện hành cần được tiến hành thận trọng và đảm bảo những năng lực đềxuất 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 vàchính xác để người (hay máy) thực hiện một loạt thao tác nhằm đạt được mụcđích đặt ra hay giải một lớp bài toán nhất định

Ví dụ 1.4: Thuật toán giải phương trình bậc hai, thuật toán dựng tam

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 đềhay 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 cáchhợp lý vào thực hiện thành công nhiệm vụ học tập, giải quyết hiệu quả nhữngvấn đề đặt ra cho chính các em trong cuộc sống [2]

Theo PGS.TS.Nguyễn Công Khanh năng lực của học sinh là một cấutrúc 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 họctập 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 Biểu hiện

năng lực

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 thưmục phù hợp với chủ đề học tập, ghi chép thông tin đọcđược bằng hình thức phù hợp, dễ ghi nhớ, sử dụng

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

2 Năng lực Phân tích tình huống trong học tập, trong cuộc sống,

phát hiện và nêu những tình huống có vấn đề trong họctập, trong cuộc sống

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 quyếtvấn đề, lựa chọn giải pháp phù hợp nhất

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

và vận dụng trong bối cảnh mới

giải quyết

vấn đề

3 Năng lực Đặt câu hỏi có giá trị để làm rõ các tình huống và ý

tưởng trừu tượng, xác định và làm rõ thông tin, ý tưởngmới và phức tạp từ nguồn thông tin khác nhau, phân tíchcác nguồn thông tin độc lập để thấy được khuynh hướng

và độ tin cậy của ý tưởng mới

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

tư duy,

sáng tạo

STT Các Biểu hiện

năng lực

của mình, áp dụng điều đã biết trong hoàn cảnh mới.Say mê, có nhiều ý tưởng mới trong học tập và cuộc sống, suy nghĩ không theo lối mòn

4 Năng lực Đánh giá được ảnh hưởng các yếu tố đến hành động,

việc làm của mình, làm chủ cảm xúc bản thân trong họctập và cuộc sống

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

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

tự quản lý

5 Năng lực 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 phảnứng 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

giao tiếp

6 Năng lực Chủ động đề xuất mục đích hợp tác để giải quyết một

vấn đề do bản thân và những người khác đề xuất, lựachọn hình thức làm việc nhóm với quy mô phù hợp vớiyêu cầu và nhiệm vụ

Phân tích được khả năng của từng thành viên để thamgia đề xuất phương án phân công công việc, dự kiếnphương án phân công, tổ chức hoạt động hợp tác, theodõi tiến độ hoàn thành

hợp tác

Mô hình hóa toán học được một số vấn đề thường gặp,vận dụng.

8 Năng lực Lựa chọn và sử dụng hiệu quả các thiết bị ICT để hoàn

thành nhiệm vụ cụ thể, hiểu được các thành phần của hệthống mạng để kết nối, điều khiển và khai thác các dịch

9 Năng lực Nghe hiểu và chắt lọc được thông tin bổ ích từ các bài

đối thoại, truyện kể, lời giải thích, cuộc thảo luận, nóivới cấu trúc logic, biết cách lập luận chặt chẽ và có dẫnchứng xác thực, thuyết trình được nội dung chủ đề thuộcchương trình học tập, đọc và lựa chọn các thông tin quantrọng, viết đúng dưới dạng cấu trúc hợp lí, logic

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

sử dụng

ngôn ngữ

Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể sau năm 2018 nêu lên 5phẩm chất, 10 năng lực chủ yếu cần hình thành, phát triển ở học sinh, trong

đó 5 phẩm chất chủ yếu cần hình thành phát triển ở học sinh là [1]:

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; Tựđịnh hướng; Tự học, tự hoàn thiện

2 Năng lực giao tiếp và hợp tác: Xác định mục đích, nội dung, phươngtiện 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; Pháthiện và làm rõ vấn đề; Hình thành và triển khai ý tưởng mới; Đề xuất, lựachọn giải pháp; Thực hiện và đánh giá giải pháp giải quyết vấn đề; Tư duyđộc lập

Những năng lực chuyên môn được hình thành, phát triển chủ yếu thôngqua 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;

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; Hiểubiết và ứng xử phù hợp chuẩn mực đạo đức, văn hóa và pháp luậttrong xã hội thông tin và nền kinh tế tri thức;

4 Năng lực thể chất: Sống thích ứng và hài hòa với môi trường; Nhậnbiết 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 vậnđộng

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 thựctiễn, 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 tượngcủa các khoa học xã hội; Hiểu và vận dụng được những cách tiếpcận và phương pháp nghiên cứu cơ bản của khoa học xã hội; Nắmđược những tri thức cơ bản về xã hội loài người; Vận dụng đượcnhững tri thức về xã hội và văn hóa vào cuộc sống

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 5câu hỏi (CH) Qua việc điều tra, thăm dò khảo sát ý kiến thu được kết quả nhưsau:

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

Câu hỏi Đáp án lựa chọn Kết quả

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

chức dạy học nhằm phát triển

năng lực tư duy thuật toán

cho HS như thế nào?

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?

theo định hướng phát triển năng lực tư duy thuật toán cần áp dụng nhiềuphương 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 80học sinh (HS) thuộc hai lớp của khối 11 về việc học tập liên quan đến sử dụngdạy học khái niệm trong môn Tin học với 5 câu hỏi (CH) Kết quả của cuộcđiều 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

với thực tiễn?

Câu 4: Trong giờ học, GV

đưa ra bài tập em thường?

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 chươngtrình hay không và đảm bảo thời gian hay chưa mà ít quan tâm xem nhữngmục tiêu của môn học có đạt được hay không Đó là lý do mà trong các bàidạy chỉ có 31,25% học sinh chắc chắn mình có thể giải quyết bài tập GV đưara

Hơn nữa, HS chiếm đến 37,5% vẫn có tư tưởng chờ GV hay chép bàibạn bên cạnh khi được giao bài tập, các em vẫn còn ỷ lại vào người khác màchưa 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 thấydạy học theo định hướng phát triển năng lực tư duy cho học sinh có thể sửdụng hiệu quả trong dạy học môn Tin học Học sinh hoạt động tích cực chủđộng 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 nănglực thuật toán cho HS trong bài dạy của mình đa số GV ngại việc soạnmột giáo án cũng như tổ chức các hoạt động dạy học theo định hướngphát 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 quantrọng và chưa chủ động phát biểu xây dựng bài còn ỷ lại vào GV và cácbạn khác, tâm lý sợ sai khiến HS dù biết câu trả lời cũng không chủđộng 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 pháttriển năng lực cho học sinh

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 HSthông qua giảng dạy câu lệnh rẽ nhánh trong Tin học lớp 11 Ngoài ra, mụctiêu chủ đề muốn phát triển các năng lực chung và năng lực chuyên môn khácnhư:

+ Năng lực giải quyết vấn đề

+ Nặng lực tự học

+ Năng lực giao tiếp

+ Năng lực sử dụng công nghệ thông tin

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 đóthì chọn lựa thực hiện thao tác thích hợp

Nếu điều kiện không đúng thì thoát

khỏi cấu trúc rẽ nhánh, thực hiện câu

lệnh tiếp theo của chương trình

Nếu điều kiện không đúng thì thựchiện câu lệnh 2, sau đó mới thoát khỏicấu trúc rẽ nhánh, thực hiện câu lệnhtiếp theo của chương trình

Code Kết quả, giải thích

sau then Do đó, thoát khỏi cấu trúc rẽ nhánh và

thực hiện câu lệnh tiếp theo của chương trình

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

2.3.1 Ý nghĩa của câu lệnh rẽ nhánh

Câu lệnh rẽ nhánh giúp chúng ta giải quyết một số bài toán nhanh hơn

và tốn ít dung lượng bộ nhớ hơn

Câu lệnh rẽ nhánh là câu lệnh đơn giản và đầu tiên học sinh bắt buộcphải ghi nhớ trước khi bước sang các câu lệnh khác phức tạp hơn.

Ví dụ 2.2: Bài toán tìm số lớn nhất max của 2 số a và b.

If (a = b) then Writeln(„ a bang b‟);

If (a > b) then Writeln(„ a la so lon nhat‟)

Else Writeln(„ b la so lon nhat‟);

2.3.2 Cấu trúc rẽ nhánh và câu lệnh điều kiện

Cấu trúc rẽ nhánh là cấu trúc cho phép chương trình chọn thực hiệnmột khối lệnh nào đó dựa vào kết quả của một điều kiện cho trước

Câu lệnh If - then

Sơ đồ của cấu trúc điều khiển (cấu trúc if - then) có dạng như sau:

ĐúngĐiều kiện Câu lệnh

Sai

Sơ đồ không còn dạng thẳng như bình thường nữa mà đã xuất hiệnnhánh Đó cũng chính là lý do vì sao nó còn được gọi là cấu trúc rẽ nhánh.

Có thể hiểu sơ đồ trên theo cách như sau: “Nếu biểu thức điều kiện đúng thì thực hiện lệnh hoặc khối lệnh nào đó Ngược lại biểu thức điều kiện

sai thì chương trình không làm gì cả”

Sau khi kết thúc cấu trúc sẽ nhánh thì câu lệnh tiếp theo sẽ được thực