Sáng kiến kinh nghiệm Một số cải tiến về phương pháp giải bài toán trên máy tính

Nội dung tóm tắt: Sáng kiến kinh nghiệm Một số cải tiến về phương pháp giải bài toán trên máy tính

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT BA VÌ ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI: MỘT SỐ CẢI TIẾN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TRÊN MÁY TÍNH Người thực hiện: Nguyễn Thị Tuân. Chức vụ: Giáo Viên. Tổ: Toán - Tin. Đơn Vị: Trường THPT Ba Vì. HÀ NỘI - 2012
2. SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG THPT BA VÌ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SƠ YẾU LÝ LỊCH - Họ và tên: Nguyễn Thị Tuân. - Ngày tháng năm sinh: 11 – 05 – 1982. - Năm vào ngành: 2009. - Chức vụ: Giáo Viên. - Đơn vị công tác: Trường THPT Ba Vì - Trình độ chuyên môn: Kỹ sư tin học. - Bộ môn giảng dạy: Tin Học. - Ngoại ngữ: Tiếng Anh. - Trình độ chính trị: Sơ cấp. 2
3. I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Tên đề tài MỘT SỐ CẢI TIẾN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TRÊN MÁY TÍNH 2. Lí do chọn đề tài. Hiện nay trong lý luận dạy học nói chung và lý luận dạy học môn Tin Học nói riêng đề cập khá nhiều phương pháp và kĩ thuật dạy học: phương pháp thảo luận, phương pháp đặt câu hỏi, phương pháp chia nhóm, phương pháp gợi mở vấn đề, - Mục đích là nhằm áp dụng phương pháp hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh năng lực ham muốn học hỏi, tự giải quyết vấn đề, rèn luyện và phát triển năng lực tự học, nghiên cứu và làm việc một cách tự chủ. Đồng thời để thích ứng với sự phát triển tư duy của học sinh trong xã hội mới, tiếp cận với các công nghệ tiên tiến trong xã hội và trên thế giới. Bên cạnh đó, trong các kĩ thuật dạy học mới, vai trò của người thầy có sự thay đổi là: “hướng dẫn học sinh biết tự mình tìm ra hướng giải quyết những vấn đề nảy sinh trong quá trình học tập, biết cách làm việc độc lập, làm việc tập thể. Thầy là người định hướng, là người cố vấn giúp học sinh tự đánh giá, cũng như giúp học sinh luôn đi đúng con đường tìm hiểu, lĩnh hội kiến thức ”. Trong thời đại công nghệ thông tin bùng nổ ngày nay, việc lập được các chương trình tự hoạt động cho máy tính là cần thiết. Và để làm được việc đó cần có một quá trình nghiên cứu, học tập về ngôn ngữ lập trình lâu dài, qua đó nhà lập trình có thể chọn một ngôn ngữ lập trình thích hợp. Tuy nhiên mọi thứ điều có điểm khởi đầu của nó, với học sinh việc học Pascal là khởi đầu cho việc tiếp cận ngôn ngữ lập trình bậc cao, qua đó giúp các em hình dung được sự ra đời, cấu tạo, hoạt động cũng như ích lợi của các chương trình hoạt động trong máy tính, giúp các em có thêm một định hướng, niềm đam mê về tin học, về nghề nghiệp lựa chọn sau này. 3
4. Khi thực hiện giảng dạy môn Tin Học lớp 11 tại Trường THPT Ba Vì, tôi thấy rằng, việc học sinh lập trình giải các bài toán trên máy tính thường gặp rất nhiều khó khăn và thường không có hệ thống phương pháp cụ thể để thực hiện như: không xác định được bài toán, lựa chọn thuật toán không phù hợp với bài toán, khi viết chương trình thì không khai báo được biến hoặc khai báo được biến nhưng còn thiếu Xuất phát từ cơ sở trên, tôi đã chọn đề tài “Một số cải tiến về phương pháp giải bài toán trên máy tính”, nhằm giúp các em học sinh khối 11 có thể thực hiện giải các bài toán trên máy tính để hạn chế sai sót cũng như tăng tính hiệu quả, tính đúng đắn của bài toán. Quá đó hình thành tích cách, thói quen và cách tư duy hệ thống khi lập trình trên máy tính cho các em. 3. Cơ sở khoa học của đề tài: 3.1. Cơ sở lí luận: Các bước giải bài toán trên máy tính là một khâu rất quan trọng có thể được sử dụng hầu hết trong các tiết học đối với học sinh khối 11. Nó được áp dụng trong các bài tập và giúp cho học sinh có cơ hội thực hành nhiều hơn. Để giải dược một bài toán trên máy tính đối với ngôn ngữ lập trình là bài toán khó với nhiều học sinh, kể cả học sinh khá, giỏi. Với mong muốn giúp các em học sinh hiểu được những bài cơ bản và thấy yêu thích ngôn ngữ lập trình hơn, bản thân người giáo viên luôn cố gắng tìm tòi những phương pháp dạy học phù hợp với nội dung kiến thức, với từng đối tượng học sinh, đặc biệt là những đối tượng học sinh trung bình, yếu, kém. Đồng thời giáo dục tư tưởng, ý thức, thái độ và lòng ham muốn học ngôn ngữ lập trình nói riêng và môn tin học nói chung của các em. 3.2. Cơ sở thực tiễn Khi làm các bài toán về lập trình học sinh phải nắm vững được những kiến thức cơ bản về các bước giải bài toán trên máy tính. Tuy nhiên trong quá trình giảng dạy và trao đổi với các đồng nghiệp khác trong tổ chuyên môn khi dạy phần kiến thức này, tôi nhận thấy rất nhiều các học sinh ở những lớp khác 4
5. nhau thường mắc những sai lầm giống nhau khi giải các bài toán liên quan tới lập trình thậm chí có cả học sinh khá, giỏi. Những lỗi mà học sinh thường gặp phải như : - Không xác định được bài toán: ví dụ như không xác định được bài toán cho cái gì, điều kiện là gì, không xác định được bài toán cần những biến nào, có bao nhiêu biến phát sinh khi viết chương trình. - Lựa chon thuật toán không đúng hoặc trong quá trình viết thường diễn đạt thuật toán chưa đầy đủ. - Những ví dụ mẫu trong sách giáo khoa còn rất ít để hỗ trợ cho phần bài tập về nhà cho học sinh. - Thời lượng các tiết học trên lớp còn hạn chế. 3.3. Mục đích của sáng kiến kinh nghiệm. Với mong muốn giúp học sinh nhận ra và khắc phục những sai lầm hay mắc phải trong quá trình lập trình, giúp các em nắm vững, nắm chắc những kiến thức cơ bản về lập trình, có thể tự mình giải quyết những bài tập cơ bản trong sách giáo khoa và sách bài tập hoặc những bài tập nâng cao hơn một chút cho đối tượng học sinh trung bình, yếu là chính để các em thấy say mê hơn với ngôn ngữ lập trình tôi mạnh dạn viết sáng kiến kinh nghiệm : ”MỘT SỐ CẢI TIẾN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TRÊN MÁY TÍNH” áp dụng cho khối 11 ở trường THPT Ba Vì trong hai năm học 2010 - 2011 và 2011 - 2012 với đối tượng chủ yếu là các học sinh khá, trung bình, yếu, hy vọng phần nào các em sẽ làm được những bài toán cơ bản, hiểu tường tận các bước trong quá trình giải toán mà không mắc phải những sai lầm nêu ở trên. 3.4. Đối tượng nghiên cứu: Học sinh khối 11 của trường THPT Ba Vì trong hai năm liên tiếp NĂM HỌC LỚP SĨ SỐ 11A5 44 2010 - 2011 11A6 45 11A3 46 2011 - 2012 11A4 46 5
6. 4. Phương pháp nghiên cứu: - Đọc kỹ tài liệu sách giáo khoa, sách giáo viên Tin Học 11 và một số tài liệu tham khảo khác. - Dạy học và trắc nghiệm trên các đối tượng: Giỏi - Khá - Trung bình, yếu, kém trong đó nội dung dạy học, phương pháp thực hiện và kết quả thu được đánh giá chủ yếu đối với đối tượng học sinh khá, trung bình, yếu, kém. - Đưa ra bàn luận trước tổ, nhóm chuyên môn để tham khảo ý kiến và cùng thực hiện. - Tham khảo ý kiến các trường bạn, ý kiến đóng góp của các thầy cô dạy lâu năm đã có nhiều kinh nghiệm. - Dự giờ, kiểm tra, đánh giá chất lượng của học sinh. - Dạy thực nghiệm trên 2 lớp 11 của trường là: 11A3, 11A4. 5. Phạm vi nghiên cứu và thời gian nghiên cứu: - Nghiên cứu về chương trình Tin học 11. - Thời gian làm trắc nghiệm trong thời gian hai năm. - Kinh nghiệm của bản thân trong quá trình giảng dạy. 6
7. II. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI. 1. Tình trạng thực tế khi chưa thực hiện đề tài. Đa số học sinh trong các lớp này khi thực hiện việc lập trình giải các bài toán trên máy tính đều thực hiện không đúng phương pháp, không có trình tự lôgíc hệ thống của chương trình. Đây lại là điều rất cần thiết trong lập trình điều đó dẫn tới các em hiểu không đúng về bài toán, tư duy sai về thuật toán như: không xác định Input và Output bài toán, sử dụng thuật toán không phù hợp với bài toán , cũng như việc các em sử dụng ngôn ngữ lập trình chưa phù hợp để diễn đạt thuật toán. Điều đó thường dẫn tới nhiều khả năng chương trình bị lỗi (error), hoặc bài toán bị bế tắc về thuật toán mà không có hướng giải quyết, khi đó các em thường lại phải làm lại bài toán từ đầu dẫn đến việc mất thời gian, một số em thì “bất lực” không thực hiện được bài toán dẫn tới tâm lí e ngại, nhàm chán đối với học sinh 2. Điều tra cơ bản ban đầu. - Phân loại về học lực: NĂM SĨ GIỎI KHÁ TB YẾU KÉM LỚP HỌC SỐ SL % SL % SL % SL % SL % 2010 11A3 45 3 6 7 15 31 69 4 10 0 0 - 2011 11A4 44 2 5 7 16 30 68 5 11 0 0 2011 11A3 46 2 4 9 19 32 69 4 8 0 0 - 2012 11A4 46 3 7 8 17 30 65 5 11 0 0 Đây là 2 lớp của khối 11 mà đối tượng học sinh chủ yếu là khá, trung bình, yếu, học sinh giỏi rất ít. Vì thế yêu cầu kiến thức đưa ra cũng phải phù hợp với nhận thức và khả năng của các em, không gây sự chán nản, học chống đối để các em có thể nắm chắc kiến thức cơ bản trong sách giáo khoa, lập trình thành thạo một số dạng về ngôn ngữ lập trình. Giúp học sinh ngày càng say mê, hứng thú với lập trình hơn. - Chuẩn bị sách giáo khoa và sách bài tập: tất cả học sinh có đủ. - Trong quá trình thực hiện khảo sát rất nhiều học sinh khi thực hiện lập trình giải bài toán trên máy tính tỷ lệ thành công lần chạy thử đầu tiên rất thấp. 7
8. Khi đó các em phải sửa chữa lại chương trình rất là nhiều lần đặc biệt là về thuật toán thì chương trình thực hiện được, có trường hợp do sử dụng sai thuật toán nên bài toán bế tắc không thực hiện được thậm chí dẫn tới hiện tượng máy tính bị “treo”. Số liệu trên cũng đã phản ánh phần nào tình trạng chung đó. 3. Nội dung của đề tài. Nội dung chủ yếu của đề tài là giới thiệu cho học sinh một cải tiến mới về phương pháp giải bài toán trên máy tính. Phương pháp này thể hiện tính khoa học hệ thống, tính lôgíc chặt chẽ khi giải các bài toán trên máy tính, giúp học sinh có tư duy hệ thống, sáng tạo hơn và kết quả sẽ tốt hơn khi lập trình thực hiện giải các bài toán trên máy tính. 3.1. Xác định Input và Output của bài toán. Mỗi bài toán được đặc tả bởi hai thành phần: Input và Output, việc xác định bài toán chính là xác định rõ hai thành phần này và mỗi quan hệ giữa chúng. Các thông tin đó cần được nghiên cứu cẩn thận để có thể lựa chọn thuật toán, cách thể hiện các đại lượng đã cho, các đại lượng phát sinh trong quá trình giải bài toán và ngôn ngữ lập trình thích hợp. Việc định hướng cho học sinh xác định được Input và Output của bài toán là bước hết sức quan trọng. Vì thông qua việc xác định hai thành phần này giáo viên cũng nên yêu cầu học sinh xác định luôn số lượng biến và kiểu dữ liệu cần sử dụng trong bài toán khi lập trình, cũng như các biến cần sử dụng phát sinh trong quá trình thực hiện bài toán, đây là vấn đề các em hầu như chưa bao giờ thực hiện nên gặp rất nhiều khó khăn khi khai báo biến cho chương trình, có thể hiểu đơn giản rằng. Input chính là dữ liệu đầu vào của bài toán (giả thiết). Output là dữ liệu đầu ra của bài toán (kết luận). Ví dụ 1: Lập chương trình tìm ước chung lớn nhất của hai số nguyên dương M, N. Qua bài toán này có thể xác định được ngay dữ liệu đầu vào của bài toán đã cho là M, N nguyên dương, và dữ liệu đầu ra là ước chung lớn nhất (ƯCLN) của hai số đã cho. 8
9. - Input: M, N nguyên dương. - Output: ƯCLN(M, N). Như vậy xác định được ngay các biến khi tham gia vào viết chương trình là hai biến đơn M và N thuộc kiểu dữ liệu số nguyên. Ví dụ 2: Cho dãy A gồm N số nguyên a1, a2, ,an. tính và hiển thị tổng các số dương trong dãy. - Input: Dãy A gồm N số nguyên a1, a2, ,an. - Output: Tổng các số dương trong dãy. Sau khi xác định được hai thành phần Input và Output ta phải xác định luôn số lượng biến và kiểu dữ liệu của biến cần sử dụng trong chương trình dựa vào Input và Output đã xác định được. Với Input và Output đã xác định có thể nhận ra ngay cần phải khai báo biến N dùng để xác định số lượng số hạng của dãy và một biến mảng để chứa các số hạng trong dãy, hai biến này phải thuộc kiểu dữ liệu số nguyên. Nhưng với hai biến này thì chưa thể giải bài toán được trong bài này cần phát sinh thêm biến thì mới giải được, đây là đặc điểm khác với bài toán trên. Để tính được tổng các số dương trong dãy số ta phải sử dụng vòng lặp do đó phải sử dụng biến đếm, thực hiện tính tổng phải có biến để chứa tổng. Các biến này thuộc kiểu số nguyên. Tóm lại bài toán tính tổng các số dương trong dãy số cần có các biến sau. Biến N: xác định số lượng số hạng. Biến mảng: chứa số hạng. Biến đếm: dùng cho vòng lặp (biến phát sinh). Biến tổng: dùng để chứa tổng các số dương trong dãy số. Như vậy xác định bài toán chính là khâu giúp học sinh biết được bài toán cho cái gì? Và cần tìn cái gì? để từ đó khai báo các biến trong chương trình. 3.2. Thiết kế thuật toán. Có thể nói khi lập trình giải một bài toán trên máy tính thì đây là bước quan trọng nhất. Mỗi thuật toán chỉ giải một bài toán nào đó, nhưng có thể có nhiều 9
10. thuật toán khác nhau cùng giải một bài toán vì vậy cần thiết kế hoặc chọn một thuật toán tối ưu để giải bài toán. Khi thực hiện thiết kế hoặc lựa chọn thuật toán người lập trình thường quan tâm đến các tài nguyên như: thời gian thực hiện chương trình (chương trình thực hiện nhanh hay chậm), số lượng ô nhớ (chương trình chiếm dụng bao nhiêu bộ nhớ trên máy tính) Trong các loại tài nguyên thì thường người ta quan tâm nhiều nhất đến tài nguyên thời gian vì đó là dạng tài nguyên không tái tạo được. Khi thiết kế thuật toán để giải một bài toán cụ thể cần căn cứ vào lượng tài nguyên mà thuật toán đòi hỏi và lượng tài nguyên thực tế cho phép. Để mô tả được thuật toán trước tiên học sinh phải đưa ra được ý tưởng của thuật toán, rồi mới mô tả, thiết kế thuật toán theo ý tưởng đó. Trong khi mô tả thuật toán cần chú ý về áp dụng số lượng biến cho chương trình. Như ví dụ trên: Tìm ước chung lớn nhất của hai số nguyên dương M, N. Để giải được bài toán này có nhiều thuật toán có thể thực hiện được, ở đây tôi sử dụng thuật toán tìm ƯCLN bằng phương pháp hiệu. * Ý tưởng thuật toán: - Nếu M = N thì giá trị chung đó là ƯCLN của M và N; - Nếu M >N thì ƯCLN(M, N) = ƯCLN(M-N, N); - Nếu M > N thì ƯCLN(M, N) = ƯCLN(M, N-M); * Thuật toán: Sử dụng phương pháp liệt kê. Bước 1: Nhập M, N Bước 2: Nếu M = N thì ƯCLN là M hoặc N, chuyển đến Bước 5; Bước 3: Nếu M > N thì M  M - N ngược lại N  N - M; Bước 4: Quay lại Bước 2; Bước 5: Đưa ra kết quả ƯCLN rồi kết thúc. * Nhận xét thuật toán: Đây là thuật toán tìm ƯCLN của hai số nguyên dương bằng phương pháp hiệu, thuật toán đơn giản và dễ hiểu và tối ưu. Mục đích của thuật toán này là so 10
11. sánh hai số với nhau sau đó lấy số lớn trừ số bé, quá trình này lặp đi lặp lại nhiều lần và thực hiện phép trừ cho đến khi nào hai số bằng nhau thì đó chính là ƯCLN của bài toán lúc này M = N. Nhược điểm của thuật toán này là nếu hai số M và N có sự chênh lệch lớn thì số lần lặp sẽ lớn. Ngoài ra có thể tham khảo và yêu cầu học sinh trình bày thêm một số thuật toán khác rồi so sánh với thuật toán này để nhận biết thuật toán tối ưu hơn. Tóm lại khâu lựa chon và thiết kế thuật toán là khâu rât quan trọng. Như trên đã nói một bài toán có thể có nhiều thuật toán để giải do đó phải biết lựa chọn thuật toán tối ưu để áp dụng cho bài toán. Thuật toán tối ưu là thuật toán phải đáp ứng được các tiêu chí như: thời gian chạy chương trình, chiếm dụng bộ nhớ của chương trình, rõ ràng, dễ hiểu thuật toán nào thời gian chạy chương trình nhanh nhất và chiếm dụng ít bộ nhớ trên máy tính nhất đồng thời đảm bảo tính đúng đắn của bài toán, phù hợp với chương trình thì đó là thuật toán tối ưu. Thuật toán phải có tính khả dụng và có hướng phát triển với chương trình lớn hơn. Nhưng thông thường học sinh không lựa chọn thuật toán mà biết thuật toán nào thì làm, không tìm xem bài toán này có còn thuật toán nào tối ưu để giải cho phù hợp. vì vậy học sinh thường có những kết quả không mong muốn mặc dù chương trình vẫn chạy. 3.3 Viết chương trình. Việc viết chương trình là tổng hợp giữa việc lựa chọn cách tổ chức dữ liệu và sử dụng ngôn ngữ lập trình để diễn đạt đúng thuật toán. Khi viết chương trình ta nên chọn một ngôn ngữ lập trình hoặc một phần mềm chuyên dụng với thuật toán. Viết chương trình trong ngôn ngữ nào thì cần phải tuân theo đúng qui định ngữ pháp của ngôn ngữ đó. Chương trình dịch chỉ có thể phát hiện và thống báo các lỗi cú pháp, còn lỗi ngữ nghĩa thì được phát hiện khi thực hiện chương trình. Khi viết chương trình cần chú ý về bố cục chương trình, trang trí trình bày chương trình phải gọn gàng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sửa chữa và phát triển chương trình sau này. Một thao tác quan trọng khi viết chương trình 11
12. đó là các em phải lưu chương trình, học sinh rất hay quên thao tác này nên dẫn đến mất chương trình không khôi phục được. * Chương trình bài toán tìm UCLN của hai số nguyên dương M và N. - Phân tích chương trình: Học sinh cần bám sát vào phần Input và Output của bài toán cũng như thuật toán đã thiết kế để thực hiện. Với chương trình cần phải khai báo 2 biến đơn: M và N. Biến M và N dùng để lưu trữ 2 số hạng được nhập vào từ bàn phím. Hai biến đơn này đều thuộc kiểu dữ liệu số nguyên. - Về thuật toán: Mục đích của thuật toán là biến đổi M và N bằng hiệu của số lớn trừ số bé, trừ cho đến khi nào M =N thì dừng, đây cũng chính là kết quả ƯCLN của bài toán. Như vậy thuật toán này có sử dụng cấu trúc lặp với số lần chưa biết trước để mô tả hành động lặp M - N hoặc N - M đến khi nào M = N thì dừng. Các câu lệnh trong vòng lặp thường được lặp lại nhiều lần, vì vậy để tăng hiệu quả của chương trình thì những thao tác không cần lặp lại nên đưa ra ngoài vòng lặp. - Phương pháp thực hiện: + Mở chương trình ngôn ngữ lập trình Pascal. + Lưu chương trình với tên UCLN. + Soạn chương trình. Program UCLN; Uses crt; Var M, N: Word; Begin Clrscr; Write(‘Nhap M: ’); Readln(M); Write(‘Nhap N: ’); Readln(N); While M N then M:= M-N else N:= N-M; Write (‘UCLN = ’ , M); Readln End. 12
13. + Nhấn phím F9 để dịch chương trình. Thao tác này sẽ kiểm tra lỗi cú pháp của chương trình. + Nhấn tổ hợp phím Ctrl + F9: Dịch và chạy chương trình. Vậy khâu viết chương trinh cũng là dùng ngôn ngữ lập trình để mô tả lại các thao tác của thuật toán, trong ngôn ngữ lập trình chúng ta có rất nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau. Nên phải chọn lựa ngôn ngữ lập trình sao cho phù hợp với thuật toán, với thuật toán tìm ƯCLN nên sử dụng ngôn ngữ lập trình Pascal để viết bởi đây là ngôn ngữ dể hiểu và thông dụng đối với học sinh khối 11. Trong bước này học sinh thường mắc phải sai lầm như: các em chon ngôn ngữ rồi nhưng khi viết lại không tuân thủ quy tắc của ngôn ngữ đó hoặc là bỏ qua một số bước trong thuật toán. Chính vì thế mà khi chạy chương trình báo sai rất nhiều. 3.4 Chạy thử chương trình (Test). Sau khi được viết xong, chương trình vẫn còn có thể có nhiều lỗi khác chưa phát hiện được (lỗi ngữ nghĩa) nên có thể không cho kết quả đúng. Vì vậy, cần phải thử chương trình bằng cách thực hiện nó với một số bộ Input tiêu biểu phụ thuộc vào đặc thù của bài toán và bằng cách nào đó ta biết trước được Output. Tức là khi ta đưa bộ Input để thử bài toán thì bộ Input đó ta có thể nhẩm tính hoặc tính nhanh được kết quả của bài toán rồi cho máy thực hiện chương trình với bộ Input đó để thử kết quả. Quá trình này người ta gọi là chạy thử chương trình (Test). Nếu có sai sót, phải chỉnh sửa chương trình rồi thử lại, nếu kết quả thử nghiệm vẫn chưa đúng thì cho thấy thuật toán không phù hợp với bài toán, phải hiệu chỉnh lại. Thực chất thao tác này chúng ta chạy thử chương trình bằng các bộ Input. Đây là bước rất quan trọng để kiểm định lại các thao tác mình làm đã chính xác chưa đặc biệt là về thuật toán. Ngoài những việc như chỉnh sửa câu lệnh, thuật toán còn thao tác không kém phần quan trọng nữa là định dạng chương trình về thẩm mỹ cho đẹp mắt, cách bố trí nội dung của chương trình làm sao ngắn gọn tạo cảm giác gần gũi và thân thiện với người sử dụng. Với bài toán tìm ƯCLN 13
14. của hai số nguyên dương M và N thì ta có thể đưa vào một số bộ Input sau để kiểm tra các điều kiện xảy ra của bài toán. Bộ Input kiểm tra khả năng điều kiện M = N; M > N; N > M : - Với M = N: M= 10; N = 10 Ước chung lớn nhất là 10. - Với M > N: M = 4; N = 2 Ước chung lớn nhất là 2. - Với N > M: M= 6 ; N = 12 Ước chung lớn nhất là 6. Chúng ta có thể sử dụng các bộ Input này để thử chương trình (test) và xác định kết quả hiện trên màn hình. Nếu kết quả máy tính hiển thị là đúng thì chắc chắn rằng thuật toán trong bài toán là chính xác. Nếu một kết quả nào bị sai thì quay lại sửa chương trình và chạy thử lại với bộ Input đó. Ngoài ra học sinh có thể cung cấp thêm nhiều bộ Input khác nữa nhưng phải đảm bảo tiêu chí kiểm tra các khả năng có thể xảy ra của bài toán và các bộ Input đó phải nhẩm tính được kết quả trước khi mang thử chương trình, đồng thời có những phương án để hoàn thiện chương trình hơn. Nếu kết quả chạy thử chương trình cho thấy ngôn ngữ lập trình hoặc thuật toán không phù hợp thì phải kiểm tra lại, đôi khi quá trình này có thể lặp đi lặp lại nhiều lần, thậm chí có những bài chúng ta phải thiết kế thuật toán lại. Như vậy sau khi viết chương trình xong thì phải kiểm tra xem bài toán đã đạt yêu cầu chưa? Khi viết xong chương trinh thông thường học sinh thường mắc phải tình trạng là kiểm tra chương trình chỉ một hai lần nên dẫn đến tình trạng chương trình chỉ đáp ứng một phần nào của bài toán. Vậy là một người thầy chúng ta phải nhắc học sinh chạy thử chương trình nhiều lần để khẳng định kết quả đã đạt các yêu cầu của bài toán. 3.5 Tổng kết bài toán. Đây là bước tổng hợp sau khi bài toán đã được giải thành công trên máy tính, sau mỗi bài ta nên có nhận xét và rút kinh nghiệm về bài toán đó như về thuật toán, về chương trình để thấy rõ cái được và chưa được trong quá trình giải bài để giúp ích cho những bài toán sau cũng như hướng phát triển của chương trình. 14
15. Trên đây là phương pháp giải bài toán trên máy tính mà trong quá trình thực nghiệm đã tạo được những hiệu quả rất rõ rệt với học sinh khi các em làm bài. Trong khuôn khổ bài viết tôi xin được minh chứng bằng bài toán đếm các số chẵn trong dãy. Nội dung bài toán như sau: Bài toán: Cho dãy A gồm N số nguyên khác nhau a1, a2, aN , đếm các số chẵn trong dãy. Ví dụ: cho dãy A gồm các số: 11, 4, 25, 17, 8, 19, 1, 20, 50. - Số chẵn là số chia hết cho 2, đầu tiên gán cho biến đếm bằng 0 rồi thực hiện kiểm tra nếu ai chia hết cho 2 thì cộng vào biến đếm 1 đơn vị. Quá trình này được thực hiện đến cuối dãy thì kết thúc. * Xác định Input, Output của bài toán. Input: Dãy A gồm N số nguyên khác nhau a1, a2, ,aN. Output: Đếm các số chẵn trong dãy. Ngay tại bước này chúng ta có thể xác định được kiểu dữ liệu của một số biến trong chương trình sẽ có như: Các biến đơn N, i, biến mảng để chứa dãy số và một biến (d) để chứa các số chẵn. Kiểu dữ liệu các biến này là kiểu số nguyên. * Thiết kế thuật toán. - Ý tưởng thuật toán. Đếm là bài toán thường xảy ra trong cuộc sống, chẳng hạn muốn biết một cuốn vở có bao nhiêu trang, muốn biết trong lớp có bao nhiêu bạn, có bao nhiêu bạn nữ trong tổng số học sinh của cả lớp. Với thuật toán đếm có thể có rất nhiều yêu cầu mà mỗi yêu cầu chính là điều kiện của thuật toán. Khi đó chỉ xảy ra một trong hai trường hợp sau: + Nếu ai chia hết cho 2 thì cộng vào biến đếm 1 đơn vị. + Nếu ai không chia hết cho 2 thì không công vào biến đếm. Quá trình trên sẽ được lặp lại một số lần cho đến cuối dãy thì dừng. 15
16. - Thuật toán. Bước 1: Nhập N, các số hạng a1, a2, , aN; Bước 2: i  1, d  0; Bước 3: Nếu i>N thì đưa ra giá trị d, rồi kết thúc; Bước 4: Nếu Ai chia hết cho 2 thì d  d + 1; ; Bước 5: i  i + 1, rồi quay lại bước 3; Sau khi thiết kế thuật toán xong ta thấy rằng khi đã xác định được các biến N, i, d và biến mảng ở trên để diễn đạt thuật toán ta chuyển sang bước tiếp theo là. * Viết chương trình: - Tôi chọn ngôn ngữ lập trình Pascal để diễn đạt thuật toán. - Mở ngôn ngữ lập trình Pascal. - Lưu chương trình với tên cac_so_chan. - Soạn chương trình. Program sochan; Uses crt; Var I, d, N: integer; A : array [1 100] of integer; Begin Clrscr; Write(‘Nhap N: ’); Readln(N); For i:=1 to N do begin write(‘Phan tu thu ’,i, ‘ = ’); readln(A[i]); end; d:=0; For i:=1 to N do If a[i] mod 2 = 0 then D:= d+1; If d>0 then writeln(‘so lưong so chan trong day la:’ , d) else writeln(‘trong day khong co so chan nao:’); Readln End. 16
17. Sau khi cài đặt chương trình xong thực hiện. - Nhấp phím F9 để dịch chương trình. - Nhấn tổ hợp phím Ctrl + F9 dịch và thực hiện chương trình. * Chạy thử chương trình (Test). Sau khi chương trình dịch thực hiện biên dịch thành công chương trình ta bắt đầu chạy thử chương trình bằng các bộ Input tiêu biểu để kiểm tra tính đúng đắn của chương trình. Với bài này ta có thể Test bằng bộ Input sau: Cho n = 9 và dãy A gồm các số: 11, 4, 25, 17, 8, 19, 1, 20, 50. - Với 1 = 1: Ta có Ai = 11 d = 0. - Với 1 = 2: Ta có Ai = 4 d = 1. - Với 1 = 3: Ta có Ai = 25 d = 1. - Với 1 = 4: Ta có Ai = 17 d = 1. - Với 1 = 5: Ta có Ai = 8 d = 2. - Với 1 = 6: Ta có Ai = 19 d = 2. - Với 1 = 7: Ta có Ai = 1 d = 2. - Với 1 = 8: Ta có Ai = 20 d = 3. - Với 1 = 9: Ta có Ai = 50 d = 4. Như vậy với các bộ Input đã cho ta có: d = 4 số chẵn. Ngoài ra chúng ta có thể đưa thêm vào nhiều bộ Input tiêu biểu khác để kiểm tra tính đúng đắn của chương trình. * Tổng kết bài toán. Qua bài toán đến các số chẵn trong dãy số trên có thể nhận thấy rằng, trước khi bắt tay vào thực hiện lập trình giải một bài toán nào đó cần phân tích kỹ Input và Out của bài toán để lựa chọn thuật toán phù hợp. Với bài toán trên chúng ta hoàn toàn có thể áp dụng cho các bài liên quan tới thuật toán đếm. 17
18. III. KẾT QUẢ THỰC HIỆN CÓ ĐỐI CHỨNG. Có thể nói việc thưc hiện đề tài “Một số Cải tiến về phương pháp giải bài toán trên máy tính” trong những ngày đầu gặp rất nhiều khó khăn khi mà các em đang quen với cách hàng ngày mình sử dụng. Để từ thói quen thường sử dụng và vận dụng một phương pháp mới là một việc làm không dễ, không thể trong ngày một, ngày hai mà thực hiện được, đặc biết với đối tượng học sinh là các em học sinh dân tộc miền núi khả năng kiến thức còn hạn chế. Đó là một quá trình lâu dài trong đó có sự kế thừa và cách tân mạnh mẽ. Chỉ có thế, việc cải tiến phương pháp dạy học mới có thể đạt được chất lượng và hiệu quả. Trong năm học 2011 - 2012, tôi đã vận dụng sáng kiến kinh nghiệm này vào các tiết dạy và thu được những kết quả phần nào như mong đợi. Bản thân tôi nhận thấy những kinh nghiệm này phù hợp với chương trình sách giáo khoa Tin học 11 với những tiết dạy theo hướng đổi mới. Đa số học sinh không còn bỡ ngỡ với việc lập trình một bài toán. Các em hiểu rõ bản chất thế nào là giải bài toán trên máy tính đặc biệt với ngôn ngữ lập trình Pascal. Học sinh thấy hứng thú hơn trong học tập, tích cực, chủ động hơn để mở rộng vốn hiểu biết của mình đồng thời cũng linh hoạt trong việc lĩnh hội kiến thức, không khí học tập trở nên sôi nổi hơn. Các em đã cảm thấy yêu thích ngôn ngữ lập trình hơn, tỷ lệ học sinh khá, giỏi tăng lên, tỷ lệ học sinh yếu kém giảm đi. Cụ thể, qua kiểm tra đánh giá tôi đã thu được kết quả như sau: GIỎI KHÁ TB YẾU KÉM NĂM SĨ LỚP HỌC SỐ SL % SL % SL % SL % SL % 2010 11A3 45 5 11 16 36 22 49 2 4 0 0 - 2011 11A4 44 4 9 14 32 23 52 3 7 0 0 2011 11A3 46 7 15 31 67 8 48 0 0 0 0 - 2012 11A4 46 5 11 19 41 22 46 0 0 0 0 18
19. IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận - Giải bài toán trên máy tính không thể thiếu trong chương trình Tin 11 nói riêng và với ngôn ngữ lập trình nói chung. Với yêu cầu giúp học sinh nắm vững các thao tác trong lập trình, các đối tượng học sinh trung bình, yếu đã thấy hứng thú hơn với môn học, học sinh khá, giỏi cũng thấy mình còn nhiều sai sót trong quá trình lập trình cần khắc phục, không gây tính chủ quan, bỏ qua ở các em. Tuy nhiên, nếu với những đối tượng học sinh khá, giỏi nhiều hơn, giáo viên phải luôn tích cực tự học, tự nghiên cứu, tìm tòi sáng tạo thường xuyên bổ sung kiến thức và tích lũy kinh nghiệm về vấn đề này. - Qua việc nghiên cứu cả về nội dung lẫn phương pháp dạy học ngoài việc giúp cho bản thân nâng cao nghiệp vụ, quá trình giảng dạy mang lại hiệu quả như mong muốn còn giúp bản thân người giáo viên nâng cao phương pháp tự học, tự nghiên cứu để có thể tiếp tục nghiên cứu các vấn đề khác tốt hơn trong suốt quá trình dạy học của mình. - Trong quá trình giảng dạy và thực hiện sáng kiến kinh nghiệm của mình, bản thân tôi rút ra một số kinh nghiệm sau: + Những ví dụ và bài tập cho học sinh phải thực tế, dễ hiểu, gợi mở giúp kích thích sự tư duy và tính logic của các em, tránh những ví dụ hay bài tập quá cao siêu hoặc trừu tượng. + Giáo viên nên hướng dẫn, phân tích cho học sinh để tìm nhiều lời giải và các bước để đi tới lời giải thông minh và tối ưu. + Giáo viên nên giao thêm một số bài tập về nhà mang tính chất tương tự hoặc mở rộng hơn để các em có thể tự viết chương trình ở nhà. Nếu có được những việc làm trên, tôi tin chắc rằng tất cả các em học sinh sẽ không còn lúng túng, ngại ngùng khi lập trình. Do thời gian có hạn và kinh nghiệm còn nhiều hạn chế nên trong quá trình viết khó tránh khỏi sai sót trong cách trình bày, cũng như hệ thống các ví dụ và bài tập còn chưa nhiều, phong phú, đa dạng, chưa đầy đủ và khoa học. Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và đồng nghiệp để sáng 19
20. kiến kinh nghiệm được hoàn thiện hơn, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập của giáo viên và học sinh. 2. Kiến nghị và đề nghị Đối với nhà trường: Kính mong sự quan tâm giúp đỡ của nhà truờng tiếp tục qua tâm tạo điều kiện về tài liệu giảng dạy, trang thiết bị máy móc thực hành cho học sinh. Để học sinh càng ngày càng có điều kiện học tập thuận lợi hơn. Đối với giáo viên: Tôi thấy đây là nhân tố quan trọng nhất, quyết định đến sự thành công của đề tài với vai trò là đầu tàu hướng dẫn học sinh vận dung phương pháp đúng cách, không ai có thể làm thay cho chúng ta được. Mỗi giáo viên phải có kế hoạch dự giờ đồng nghiệp, tự rút kinh nghiệm cho bản thân. Với tổ chuyên môn thường xuyên kiểm tra đôn đốc và tổ chức rút kinh nghiệm một cách nghiêm túc sau mỗi tiết dạy của giáo viên. Chỉ có thế, chúng ta mới có thể tạo sự chuyển biến mạnh mẽ trong đổi mới phương pháp dạy học tích cực nhằm phát huy tính sáng tạo của học sinh Trên thực tế, việc ứng dụng sáng kiến này mới chỉ trong một phạm vi hẹp, vì thế cũng chưa thể đánh giá được toàn diện và chính xác nhất những ưu điểm và hạn chế của đề tài. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự ủng hộ động viên cùng những lời góp ý chân thành từ quý thầy cô đồng nghiệp để sáng kiến ngày một hoàn thiện hơn. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 26 tháng 05 năm 2012 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác. Người viết Nguyễn Thị Tuân 20
21. Ý KIẾN NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC CƠ SỞ Ngµy th¸ng n¨m 2012 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Ý KIẾN ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC CƠ SỞ CẤP TRÊN Ngµy th¸ng n¨m 2012 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG 21