SKKN Sử dụng một số mô phỏng nhằm nâng cao hiệu quả dạy và học bài toán và thuật toán

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 2
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
SỬ DỤNG MỘT SỐ MÔ PHỎNG NHẰM NÂNG CAO 
HIỆU QUẢ DẠY VÀ HỌC BÀI TOÁN VÀ THUẬT TOÁN
Người thực hiện: Lê Văn Thịnh
Chức vụ: Giáo viên
SKKN thuộc lĩnh mực (môn): Tin học
THANH HOÁ NĂM 2016
MỤC LỤC
A-MỞ ĐẦU
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Qua thực tế của việc dạy và học tin học ở trường THPT Yên Định 2 hiện nay, tôi thấy nhiều học sinh rất ngại khi học phần “Bài toán và thuật toán- (Bài 4- Tin học 10)”. Nguyên nhân chính là do nội dung phần này khá trìu tượng, logic, đòi hỏi tính vận dụng cao, mà phần mô phỏng thực hiện thuật toán thường dài và khó diễn đạt.
Hậu quả là, có nhiều học sinh tìm cách học thuộc lòng các thuật toán hoặc chán nản, buông xuôi. Vì vậy, hiệu quả của việc dạy và học phần “Bài toán và thuật toán” thường không cao. 
Từ thực tế trên, qua quá trình giảng dạy ở trường THPT Yên Định 2 và nghiên cứu một số tài liệu tham khảo, tôi xin trình bày một kinh nghiệm về phương pháp dạy và học phần “Bài toán và thuật toán” với đề tài “SỬ DỤNG MỘT SỐ MÔ PHỎNG NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY VÀ HỌC BÀI TOÁN VÀ THUẬT TOÁN” làm sáng kiến kinh nghiệm của mình với mong muốn được đóng góp một phần công sức nhỏ bé của bản thân giúp cho học sinh học tốt hơn phần “Bài toán và thuật toán” để từ đó các em yên thích và học tốt hơn bộ môn tin học ở trường THPT.
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Sử dụng các mô phỏng giúp nâng cao hiệu quả dạy và học phần “Bài toán và thuật toán (Bài 4- Tin học 10)”;
- Giúp bản thân hiểu thêm về thuật toán và việc mô phỏng thuật toán.
III. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Thuật toán và biểu diễn thuật toán;
- Phần mềm mô phỏng Crocodile ICT và Macromedia Flash;
- Học sinh khối 10 năm học 2015-2016 tại trường THPT Yên Định 2.
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Qua thực tiễn việc dạy học ở trường THPT Yên Định 2;
- Tham khảo các tài liệu: sách giáo khoa tin học 10, sách giáo viên tin học 10, các bài viết và các tư liệu trên mạng Internet, đặc biệt là bài viết và các tài liệu về đổi mới phương pháp dạy học bộ môn tin học;
- Tham khảo các ý kiến của đồng nghiệp;
- Lấy các ý kiến từ phía học sinh;
- Kết hợp vận dụng sáng kiến vào giảng dạy trên lớp;
- Đánh giá, rút kinh nghiệm sau mỗi giờ dạy có vận dụng sáng kiến để có những điều chỉnh hợp lí.
B-NỘI DUNG
I. CƠ SỞ LÍ LUẬN
Đảng và Nhà nước ta đã nhận thấy được tầm quan trọng của ngành Tin học và đã đưa môn học này vào giảng dạy ở trường phổ thông như những bộ môn khoa học khác bắt đầu từ năm học 2006-2007. 
Chỉ thị số 55/2008/CT- BGTĐT ngày 30/9/2008 của Bộ trưởng Bộ GDĐT về tăng cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng công nghệ thông tin trong ngành giáo dục.
Trong bối cảnh toàn ngành Giáo dục và Đào tạo đang nỗ lực đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực chủ động của học sinh trong hoạt động học tập. Điều 24.2 của Luật giáo dục đã nêu rõ : “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”.
Như vậy, định hướng đổi mới phương pháp dạy học đã được khẳng định, không còn là vấn đề tranh luận. Cốt lõi của việc đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông là giúp học sinh hướng tới việc học tập chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động. Với một số nội dung trong đề tài này, học sinh có thể hiểu bài hơn, tự học, tự rèn luyện thông qua các mô phỏng thuật toán với các bài toán cụ thể.
II. THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ
Qua thực tế giảng dạy ở trường THPT Yên Định 2 các năm qua, bản thân tôi cũng gặp rất nhiều khó khăn khi truyền đạt nội dung phần “Bài toán và thuật toán (Bài 4- Tin học 10)”.
Bên cạnh đó, cũng có nhiều học sinh cho đây là một nôi dung khó hiểu, khó vận dụng.
Học sinh thường gặp khó khăn khi vận dụng các bài đã học để giải quyết các bài toán khác.
Tuy nhiên cũng có một số lượng không nhỏ học sinh rất yêu thích môn tin học và đam mê học nội dung này.
III. GIẢI PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1. Tìm giá trị lớn nhất của một dãy số nguyên.
* Bài toán:
Cho dãy số gồm N số nguyên a1; a2; ;aN. Hãy tìm giá trị lớn nhất trong dãy 	số trên.
* Mô phỏng thuật toán bằng phần mềm Crocodile ICT 6.05:
* Mô phỏng thuật toán bằng phần mềm Macromedia Flash 8.0:
* Một số bộ test tiêu biểu:
- Dãy số có 1 phần tử. Ví dụ: Dãy gồm 1 số: 9.
- Dãy số có 1 phần tử lớn nhất. Ví dụ: Dãy gồm 5 số: 10; 9; 15; 21; 8.
- Dãy số có nhiều hơn 1 phần tử lớn nhất. Ví dụ: Dãy gồm 4 số: 7; 9; 5; 9.
2. Kiểm tra tính nguyên tố của một số nguyên dương.
* Bài toán:
Cho số nguyên dương N. Hãy kiểm tra tính nguyên tố của N.
* Mô phỏng thuật toán bằng phần mềm Crocodile ICT 6.05:
* Mô phỏng thuật toán bằng phần mềm Macromedia Flash 8.0:
* Một số bộ test tiêu biểu:
- Với N=1.
- Với N là số nguyên tố. Ví dụ: N=2; N=3; N=17.
- Với N >1 và không là số nguyên tố. Ví dụ: N=10.
3. Sắp xếp tráo đổi.
* Bài toán:
Cho dãy A gồm N số nguyên: a1; a2; ...; aN. Hãy sắp xếp dãy số trên thành dãy không giảm.
* Mô phỏng thuật toán bằng phần mềm Crocodile ICT 6.05:
* Mô phỏng thuật toán bằng phần mềm Macromedia Flash 8.0:
* Một số bộ test tiêu biểu:
- Dãy A có 1 phần tử. Ví dụ: Dãy A: 10.
- Dãy A gồm nhiều phần tử đôi một khác nhau. Ví dụ: Dãy A gồm 10 phần tử: 10; 9; 15; 21; 8; 7; 12; 11; 20; 17.
- Dãy A gồm nhiều phần tử và có ít nhất 2 phần tử bằng nhau. Ví dụ: Dãy A gồm 10 phần tử: 12; 9; 12; 21; 8; 7; 12; 11; 20; 7.
4. Tìm kiếm tuần tự.
* Bài toán:
Cho dãy A gồm N số nguyên khác nhau: a1; a2; ...; aN và một số nguyên k. Cần cho biết có hay không chỉ số i mà ai = k. Nếu có hãy cho biết chỉ số đó.
* Mô phỏng thuật toán bằng phần mềm Crocodile ICT 6.05:
* Mô phỏng thuật toán bằng phần mềm Macromedia Flash 8.0:
* Một số bộ test tiêu biểu:
- Dãy A không chỉ số i mà ai = k. Ví dụ: Dãy A gồm 8 phần tử: 9; 10; 15; 6; 15; 7; 3; 11 và k=20.
- Dãy A có 1 chỉ số i mà ai = k. Ví dụ: Dãy A gồm 8 phần tử: 9; 10; 15; 6; 15; 7; 3; 11 và k=7.
- Dãy A có nhiều hơn 1 chỉ số i mà ai = k. Ví dụ: Dãy A gồm 8 phần tử: 9; 10; 15; 6; 15; 7; 3; 11 và k=15.
5. Một số bài toán khác.
* Bài toán tìm ước chung lớn nhất của hai số nguyên dương.
Bài toán: Cho hai số nguyên dương M và N. Hãy tìm ước chung lớn nhất của hai số đã cho.
Các bộ test tiêu biểu:
- Trường hợp M=N. Ví dụ: M=N=5.
- Trường hợp và có ước chung lớn nhất > 1. Ví dụ: M=6 và N=8.
- Trường hợp và có ước chung lớn nhất là 1. Ví dụ: M=11 và N=8.
* Bài toán tìm bội chung nhỏ nhất của hai số nguyên dương.
Bài toán: Cho hai số nguyên dương M và N. Hãy tìm bội chung nhỏ nhất của hai số đã cho.
Các bộ test tiêu biểu:
- Trường hợp M=N. Ví dụ: M=N=5.
- Trường hợp và có bội chung nhỏ nhất là tích của M và N. Ví dụ: M=11 và N=8.
- Trường hợp và có bội chung nhỏ nhất nhỏ hơn tích của M và N. Ví dụ: M=6 và N=8.
* Bài toán tìm nghiệm của phương trình bậc hai
Bài toán: Cho giá trị các hệ số a; b; c của phương trình bậc hai: , với . Cần biết phương trình bậc hai này có nghiệm hay vô nghiệm. Nếu có nghiệm thì hãy đưa ra giá trị của nghiệm.
Các bộ test tiêu biểu:
- Trường hợp phương trình vô nghiệm. Ví dụ: a = 1; b = 2; c = 2.
- Trường hợp phương trình có nghiệm kép. Ví dụ: a = 1; b = -2; c = 1.
- Trường hợp phương trình có 2 nghiệm phân biệt. Ví dụ: a =1; b =2; c = -3.
* Bài toán tính lũy thừa am.
Bài toán: Hãy tính lũy thừa am, với a là số thực và m là số tự nhiên.
Các bộ test tiêu biểu:
- Trường hợp m=0. Ví dụ: a = 1; m=0.
- Trường hợp . Ví dụ: a = 3; m=4.
* Bài toán đếm số chữ số của một số tự nhiên n.
Bài toán: Cho số tự nhiên n. Hãy cho biết số n có bao nhiêu chữ số.
Các bộ test tiêu biểu:
Giáo viên giải thích thêm exp(i*ln(10)) chính là hàm dùng để tính 10i (mười mũ i).
- Trường hợp n là số có 1 chữ số. Ví dụ: n = 1; n=0.
- Trường hợp n là số có nhiều hơn 1 chữ số. Ví dụ: n = 10; n=12345.
* Bài toán tìm kiếm nhị phân.
Bài toán: Cho dãy A gồm N số nguyên được sắp xếp không tăng: a1; a2; ..; aN và số nguyên k. Hãy tìm phần tử có giá trị bằng k trong dãy A.
Các bộ test tiêu biểu:
- Trường hợp dãy A không có phần tử có giá trị bằng k. Ví dụ: Dãy A gồm 8 phần tử: 3; 6; 7; 7; 9; 11; 13; 15 và k=20.
- Trường hợp A có phần tử có giá trị bằng k ở khoảng giữa của dãy. Ví dụ: Dãy A gồm 8 phần tử: 3; 6; 7; 7; 9; 11; 13; 15 và k=9.
- Trường hợp A có phần tử có giá trị bằng k ở khoảng đầu của dãy. Ví dụ: Dãy A gồm 8 phần tử: 3; 6; 7; 7; 9; 11; 13; 15 và k=13.
IV. HIỆU QUẢ
Sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu và vận dụng sáng kiến vào dạy học ở khối lớp 10 năm học 2015-2016 thì kết quả nhận được là rất khả quan. Các giờ dạy có ứng dụng sáng kiến này đã tạo được hứng thú học tập, nâng cao chất lượng giờ học cho học sinh và được các đồng nghiệp đánh giá cao về tính hiệu quả và thực tiễn của đề tài.
So sánh điểm kiểm tra 1 tiết sau khi học xong bài 4- tin học 10 (tiết 16) của các lớp khối 10 ở trường THPT Yên Định 2 cụ thể qua năm học 2014-2015 (chưa vận dụng sáng kiến) và năm học 2015-2016 (đã vận dụng sáng kiến) cho thấy:
Lớp
Sĩ số
Chưa vận dụng sáng kiến
Lớp
Sĩ số
Đã vận dụng sáng kiến
Giỏi
Khá
T.bình
Yếu
Giỏi
Khá
T.bình
Yếu
C1
45
19
17
9
0
A1
44
24
16
4
0
C2
45
12
18
15
0
A2
42
16
15
11
0
C3
46
10
20
15
1
A3
42
13
17
12
0
C-KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. KẾT LUẬN
Bài toán và thuật toán là một nội dung giáo viên không dễ để truyền đạt cho học sinh. Vì đây là một nội dung khó, đòi hỏi tính tập trung tư duy logic, trừu tượng của người học. Bên cạnh đó, học sinh thường cho rằng đây là môn học phụ nên các em thường không đầu tư thời gian suy nghĩ để học tập môn này.
Tuy là mộ nội dung mà nhiều học sinh cho là khó, nhưng với những học sinh yêu thích môn học và chịu khó đầu tư thời gian suy nghĩ, học tập thì đây lại là một nội dung hay và hứng thú trong học tập.
Trong điều kiện hiện nay, nhà trường đã có đủ điều kiện để bộ môn tin học nói riêng và các bộ môn khác nói chung đều có thể ứng dụng công nghệ thông tin vào trong dạy học nên có thể áp dụng đề tài vào việc dạy học trong phạm vi rộng rãi. Tuy nhiên, theo tôi để sử dụng đề tài có hiệu quả hơn trong các năm học tới cần lưu ý một số điểm sau đây:
- Học sinh cần chuẩn bị bài trước và giáo viên cần chuẩn bị nội dung một cách cẩn thận, phù hợp với năng lực học sinh, đảm bảo đa số học sinh hiểu bài và các em có hứng thú trong học tập;
- Giáo viên phải kiểm tra đánh giá một cách thường xuyên để có sự điều chỉnh trong các tiết học sau sao cho hiệu quả học tập của học sinh được cao nhất;
- Giáo viên nên lựa chọn thêm một số thuật toán khác để giới thiệu nhằm tăng tính tò mò, ham học của học sinh;
- Giáo viên nên dành nhiều thời gian để học sinh có thể tự biểu diễn thuật toán cho các bài toán tương tự với các bài toán mà giáo viên đã trình bày.
II. KIẾN NGHỊ
Qua thực tiễn giảng dạy khối lớp 10 trong năm học 2015-2016 tôi nhận thấy: Việc ứng dụng các mô phỏng vào giảng dạy đã đem lại kết quả cao trong từng giờ dạy, đa số học sinh hiểu bài, đều có hứng thú học tập. Tuy vậy, để việc ứng dụng đề tài này vào việc dạy học được tốt hơn tôi có một số kiến nghị, đề xuất sau:
- Nhà trường cần tạo điều kiện hơn nữa cho giáo viên cả về vật chất và tinh thần để giáo viên thực hiện giờ dạy bằng giáo án điện tử và ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học được thuận lợi hơn;
- Các đồng nghiệp có ứng dụng sáng kiến này trong các năm học tới hãy mạnh dạn góp ý kiến bổ sung để tác giả có thể hoàn thiện đề tài này hơn;
- Các đồng chí trong hội đồng khoa học các cấp có góp ý rõ ràng, chân thành hơn nữa để các đề tài sáng kiến này được hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi hơn trong những năm học tiếp theo.
Trên thực tế, việc ứng dụng sáng kiến này mới chỉ trong một phạm vi hẹp và chưa được nhiều, vì thế cũng chưa thể đánh giá được toàn diện và chính xác tất cả những ưu điểm và hạn chế của việc ứng dụng sáng kiến này trong dạy học. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự động viên cùng những lời góp ý chân thành từ các thầy cô, các đồng nghiệp để sáng kiến này của tôi ngày một hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ
Thanh Hóa, ngày 15 tháng 05 năm 2016
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác.
(Ký và ghi rõ họ tên)
Lê Văn Thịnh