SKKN Một số biện pháp giúp học sinh THPT miền núi Nghệ An đam mê và học tốt lập trình Python

PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 

Trong năm học 2022 – 2023, sách giáo khoa theo chương trình đổi mới giáo dục phổ thông 2018 đã đưa vào giảng dạy ở lớp 10 của bậc THPT. Trong chương trình giáo dục phổ thông mới, bộ môn Tin học có rất nhiều điểm mới. Trong đó, Bộ GD&ĐT đã lựa chọn giảng dạy các ngôn ngữ lập trình có tính cập nhật, hiện đại, thông dụng vào thực tế cuộc sống như C, Python,…để thay thế cho ngôn ngữ Pascal. Python là ngôn ngữ lập trình mới được đưa vào chương trình phổ thông bắt đầu ở Tin học lớp 10, được biết đến là ngôn ngữ lập trình đơn giản, dễ học, sử dụng phổ biến bởi các lập trình viên để tạo ra các phần mềm, ứng dụng như xây dựng robot, thực hiện trích xuất dữ liệu từ trang web, phát triển game với Pygame,…có rất nhiều công việc liên quan đến lập trình Python tăng lên ngày càng nhiều theo từng năm. Vì thế cơ hội việc làm của nghề nghiệp này rất lớn. Ngoài ra, mức lương lập trình viên Python cũng là một trong những điểm đáng chú ý được rất nhiều bạn trẻ quan tâm.  

Tuy nhiên, muốn học tốt lập trình thì người học cần phải có tư duy, có khả năng phân tích và tổng hợp mà ở lứa tuổi học sinh lớp 10, đặc biệt học sinh miền núi đa số các em đều yếu kém thì khả năng đó của các em càng rất hạn chế nên gây không ít khó khăn cho học sinh khi học lập trình. Mặt khác, chương trình thiết kế phần Python trong Tin học 10 được xây dựng theo tính kế thừa về tư duy thuật toán và lập trình ở cấp học THCS. Trong khi đó, đa số học sinh lớp 10 trường THPT Kỳ Sơn của năm học 2022 – 2023 chưa được tiếp cận về môn Tin học ở cấp THCS. Cho nên việc dạy lập trình cho học sinh khóa học này càng gặp nhiều khó khăn hơn. 

 Vậy, làm thế nào truyền đạt kiến thức, các biện pháp nào để học sinh miền núi đam mê và học tốt lập trình Python khi mà tư duy lập trình của các em đa số rất yếu, điều đó luôn là sự trăn trở của nhóm chúng tôi đã được đề cập vào các năm học trước. Chính vì lí do trên, chúng tôi đã chọn đề tài “Một số biện pháp giúp học sinh THPT miền núi Nghệ An đam mê và học tốt lập trình Python” để góp phần nâng cao chất lượng dạy môn Tin học nói chung và giảng dạy ngôn ngữ lập trình Python nói riêng. 

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 

• Đưa ra một số giải pháp để học sinh miền núi yêu thích lập trình Python. Từ đó giúp học sinh hiểu bài, nắm vững kiến thức, phát triển tư duy lập trình để giải quyết các bài toán. 
• Hình thành cho học sinh một số phẩm chất và năng lực cần thiết để đáp ứng được những công việc trong thời đại công nghệ 4.0. 
• Nâng cao chất lượng dạy và đổi mới phương pháp dạy học theo hướng “tiếp cận năng lực” cho giáo viên. 
• Giúp giáo viên Tin học có cái nhìn tổng quát để lựa chọn những phương pháp phù hợp khi dạy lập trình Python cho đối tượng học sinh miền núi. 

3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 

3.1. Đối tượng nghiên cứu 

• Đưa ra các thực trạng về cơ sở vật chất, giáo viên, học lập trình Python của học sinh trường THPT Kỳ Sơn trước khi áp dụng các giải pháp. 
• Tìm hiểu và áp dụng các phương pháp giảng dạy một cách khoa học, linh động và phù hợp với đối tượng học sinh miền núi. 
• Tiến hành dạy thực nghiệm, khảo sát để đánh giá chất lượng học sinh. 
• Thu thập các dữ liệu, số liệu cụ thể để đánh giá nhận xét kết quả của đề tài. 

3.2. Phạm vi nghiên cứu 

Phạm vi nghiên cứu: Các biện pháp giúp học sinh THPT miền núi đam mê và học tốt lập trình Python – Tin học 10 (sách kết nối tri thức với cuộc sống) 

Khách thể nghiên cứu: Các lớp 10A1, 10A3, 10C1, 10C3, 10C4, 10C7- Trường THPT Kỳ Sơn. 

4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 

• Phương pháp phân tích, tổng hợp. 
• Phương pháp điều tra, khảo sát. 
• Phương pháp thực nghiệm. 

5. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI 

• Giải pháp để học sinh yêu thích và học tốt lập trình Python. 
• Đề tài nghiên cứu dựa trên đối tượng học sinh miền núi đa số chưa được tiếp cận về thuật toán và lập trình ở cấp THCS. 
• Góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn Tin học nói chung, phần lập trình Python nói riêng. Từ đó thu hẹp khoảng cách chất lượng môn Tin học giữa miền núi và vùng đồng bằng. 

PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 

1. CƠ SỞ LÝ LUẬN 

1.1. Khái niệm về ngôn ngữ Python 

Python là một ngôn ngữ lập trình bậc cao cho các mục đích lập trình đa năng, do Guido van Rossum tạo ra và lần đầu ra mắt vào năm 1991. Python được thiết kế với ưu điểm mạnh là dễ đọc, dễ học và dễ nhớ, thuận tiện cho người mới học lập trình. 

Python là ngôn ngữ mã nguồn mở, có thể chạy trên hầu hết các hệ điều hành, bao gồm Windows, Linux, MacOS, Android và iOS. Python được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm khoa học dữ liệu, máy học, trí tuệ nhân tạo, lập trình web, ứng dụng di động, game, hệ thống viễn thông và nhiều lĩnh vực khác. 

1.2. Những ưu điểm và hạn chế của Python 

Python là một ngôn ngữ lập trình phổ biến, có nhiều ưu điểm và hạn chế như sau: 

1. Ưu điểm 

• Python có cú pháp đơn giản và dễ đọc, dễ học cho người mới bắt đầu giúp cho lập trình viên tập trung vào việc giải quyết vấn đề hơn là tìm hiểu cú pháp. 
• Python là ngôn ngữ đa năng, có thể sử dụng để phát triển nhiều loại ứng dụng khác nhau, bao gồm lập trình web, khoa học dữ liệu, trí tuệ nhân tạo, game và hệ thống viễn thông. 
• Python có thư viện đồ sộ và mạnh mẽ, bao gồm cả thư viện chuẩn và thư viện bên thứ ba, giúp cho việc phát triển các ứng dụng nhanh hơn và dễ dàng hơn. 
• Python có thể chạy trên nhiều nền tảng khác nhau bao gồm Windows, Linux, macOS, Android và iOS. 
• Python có thể được mở rộng với các module bên thứ ba, cho phép các lập trình viên tạo ra các tính năng mới một cách dễ dàng. 

1. Hạn chế 

Tốc độ chậm hơn các ngôn ngữ lập trình khác như C hoặc C++ vì Python là ngôn ngữ thông dịch và được quản lý bởi Garbage Collector. 

• Vì Python là ngôn ngữ thông dịch, nó dễ bị lỗi hơn các ngôn ngữ biên dịch. Một số lỗi có thể được phát hiện sau khi chương trình đã được triển khai. 
• Python không được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng cần tính bảo mật cao vì nó không được tối ưu hóa cho hiệu suất và an ninh. 

Tuy nhiên, với sự phát triển của các thư viện và công cụ hỗ trợ, các hạn chế này đã được giảm thiểu đáng kể và Python vẫn là một trong những ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất hiện nay. 

1.3. Ứng dụng thực tế của ngôn ngữ Python 

• Lập trình ứng dụng web 

Có thể tạo web app có khả năng mở rộng (scalable) được bằng cách sử dụng framework và CMS (Hệ thống quản trị nội dung) được tích hợp trong Python. Vài nền tảng phổ biến để tạo web app là: Django, Flask, Pyramid, Plone, Django CMS. Các trang như Mozilla, Reddit, Instagram và PBS đều được viết bằng ngôn ngữ này. 

• Ngôn ngữ dễ học để khởi đầu đào tạo lập trình 

Python được nhiều công ty, trường học sử dụng để dạy lập trình cho trẻ em và những người mới lần đầu học lập trình. Bên cạnh những tính năng và khả năng tuyệt vời thì cú pháp đơn giản và dễ sử dụng của nó là lý do chính cho việc này. 

• Khoa học và số liệu ứng dụng 

Python đang trở thành con cưng của nhiều nhà khoa học dữ liệu chỉ vì bộ sưu tập thư viện của nó được thiết kế để phân tích thống kê và phân tích số liệu 

Có nhiều thư viện trong Python cho khoa học và tính toán số liệu, như SciPy và NumPy, được sử dụng cho những mục đích chung chung trong tính toán. Và có những thư viện cụ thể như: EarthPy cho khoa học trái đất, AstroPy cho Thiên văn học,… Ngoài ra, nó còn được sử dụng nhiều trong machine learning, khai thác dữ liệu và deep learning. 

• Trí tuệ nhân tạo và học máy 

 Khi chúng ta nói về những dự án AI / ML, các công cụ và công nghệ được sử dụng cũng như bộ kỹ năng cần thiết hoàn toàn khác với quá trình phát triển các dự án phần mềm thông thường. Các ứng dụng AI / ML yêu cầu ngôn ngữ ổn định, bảo mật, linh hoạt và được trang bị các công cụ có thể xử lý các yêu cầu riêng biệt khác nhau. Python có tất cả những phẩm chất này và do đó, nó đã trở thành một trong những ngôn ngữ được các chuyên gia phát triển AI/ML ưa chuộng nhất. 

Tính đơn giản, tính nhất quán, tính độc lập của nền tảng, bộ sưu tập thư viện tài nguyên và cộng đồng hỗ trợ mạnh mẽ của Python khiến nó trở thành công cụ hoàn hảo để phát triển các ứng dụng AI và ML.  

• Phân tích dữ liệu 

Khi nói đến khoa học dữ liệu, thống kê, phân tích, Machine Learning, Python là một trong những ngôn ngữ phù hợp nhất cho yêu cầu cũng như mục tiêu trong việc phân tích dữ liệu.