Chương 1. TỔNG QUAN

1.1. Lý do chọn sáng kiến kinh nghiệm

Tin học đang phát triển ngày ngày càng nhanh và trở thành nhân tố vô cùng cần thiết trong mọi lĩnh vực. Trong đó tin học được sử dụng phổ biến và đặc biệt quan trọng trong giáo dục. Tin học được đưa vào chương trình tin học nhà trường cũng như hỗ trợ giảng dạy. Cùng với đó, Trong những năm học gần đây Bộ GD&ĐT đang tiến hành đổi mới phương pháp dạy học và một trong những phương pháp đó là phát triển khả năng tư duy, sáng tạo của học sinh; lấy học sinh làm trung tâm; tránh tình trạng thầy đọc trò chép một cách thụ động; hướng học sinh đến việc tự làm chủ kiến thức của mình, tự tìm tòi khám phá kiến thức cho bản thân mình. 

Theo phương pháp trên thì ngoài việc cung cấp kiến thức cho học sinh người thầy còn phải biết phát huy khả năng tư duy cho học sinh. Trong quá trình dạy học tôi nhận thấy một điểm hạn chế của học sinh là khi các em tiếp xúc với ngôn ngữ lập trình pascal thì hầu hết các em đều thấy nó khó, khó nhớ, khó áp dụng. Chính vì lí do đó mà khi học nội dung này các em chỉ học cho xong, học đối phó với thầy cô, các em cố tìm những đoạn mã lệnh rồi gõ theo và chạy chương trình cho có kết quả mà cũng không cần biết những đoạn mã lệnh đó làm việc như thế nào. Đôi với những học sinh khá hơn thì khi các em có tìm ra lời giải cho một bài toán thì các em đã vội hài lòng với kết quả mình đạt được mà không tìm hiểu thêm liệu có cách giải nào hay hơn không? Có thể cải tiến chương trình cho hiệu quả, ngắn học hơn không? 

Từ những thắc mắc đó, và sau một thời gian giảng dạy nội dung lập trình pascal cho đối tượng là học sinh lớp 8 tôi đã rất băn khoăn. Phải làm gì để  học sinh của tôi có thể thay đổi cách nhìn nhận với môn học và cách học với môn lập trình này. Sau một thời gian suy nghĩ tôi cho rằng muốn thay đổi được các em thì trước tiên người thầy phải thay đổi, thay đổi cách tiếp cận nội dung, thay đổi phương pháp. Phải làm thế nào để các em có thể yêu thích môn học này, có yêu thích hứng thú thì các em mới có thể tập trung học tập nghiêm túc được, các em sẽ không còn học đối phó nữa. Khi các em yêu thích thì hãy hướng các em đi từ việc đơn gian tới phức tạp, nhìn nhận vấn đề hay giải các bài toán bằng nhiều cách để từ đó các em lĩnh hội được đầy đủ và chủ động kiến thức môn học. Từ những lí do trên tôi quyết định nghiên cứu và thực hiện sáng kiến “ RÈN LUYỆN TƯ DUY THUẬT TOÁN TRONG HỌC LẬP TRÌNH PASCAL – TIN HỌC 8 TẠI TRƯỜNG PT THỰC HÀNH CHẤT LƯỢNG CAO NGUYỄN TÁT THÀNH” nhằm giúp học sinh lớp 8 khắc phục được những hạn chế nêu trên và tạo sự ham mê yêu thích của học sinh với môn học lập trình này.

1.2. Cơ sở lý luận

1.2.1. Khái niệm thuật toán

Trong bài viết này tôi không đi sâu vào lí thuyết thuật toán, do vậy không đề cập đến khái niệm hình thức chính xác của thuật toán. Chúng ta hãy xem xét một số định nghĩa (không hình thức) ít nhiều khác nhau của khái niệm thuật toán nhưng cùng nêu bản chất mô tả một cách thức mà một nhiệm vụ hay một tiến trình được thực hiện như thế nào của thuật toán. Xét một số định nghĩa về thuật toán sau:

Định nghĩa 1 (K.Rosen): Một thuật toán là một thủ tục xác định để giải một bài toán, sử dụng một số hữu hạn bước. Mỗi bước có thể gồm một hoặc một số thao tác/phép toán.

Định nghĩa 2 (G.Brookshear): Một thuật toán là một tập hợp có thứ tự các bước không nhập nhằng, thực hiện được, xác định một tiến trình có kết thúc.

Định nghĩa 3 (A.V. Aho, J.E.Hopcroft,J.D.Ullman): Thuật toán là một dãy hữu hạn các câu lệnh, mỗi câu lệnh đều có một ý nghĩa rõ rằng và có thể được thực hiện với một lượng công sức hữu hạn trong một thời gian hữu hạn.

Qua một số định nghĩa nêu trên, có thể thấy các thuật toán có các tính chất chung như sau:

Đầu vào: Một thuật toán có các giá trị đầu vào được lấy từ một tập xác định.

Đầu ra: Từ một tập các giá trị đầu vào, thuật toán sản sinh ra các giá trị đầu ra thuộc một tập xác định. Các gía trị đầu ra chứa lời giải của bài toán.

Tính xác định: Các bước trong thuật toán phải được định nghĩa chính xác.

Tính hữu hạn:  Một thuật toán phải cho kết quả mong đợi sau một số hữu hạn bước với mọi đầu vào thuộc tập các dữ liệu vào hợp lệ.

Tính hiệu quả: Phải có khả năng thực hiện mỗi bước của thuật toán một cách đúng đắn và trong một thời gian chấp nhận được.

Tính tổng quát (Phổ dụng): Thuật toán phải được áp dụng cho mọi bài toán có chung một dạng mà không phải chỉ cho riêng một tập các dữ liệu vào đặc biệt.

1.2.2. Đánh giá thuật toán

Một bài toán có thể có nhiều thuật toán khác nhau để giải. Có các câu hỏi nảy sinh một cách tự nhiên: “Thuật toán nào tốt hơn trong số các thuật toán cùng giải quyết một bài toán đó?.” hoặc “Thuật toán nào là chấp nhận được”. Những câu hỏi như vậy liên quan đến việc ước lượng tài nguyên máy tính cần thiết để thực hiện một thuật toán. Các tài nguyên máy tính được quan tâm là thời gian, dung lượng nhớ, phần cứng.

Đứng trước một bài toán cho máy tính thì thuật toán cần phải được thiết kế hay xây dựng như thế nào để thực hiện nhiệm vụ. Việc xây dựng một thuật toán là một công việc khó khăn không chỉ đối với học sinh mà đôi khi ngay cả với giáo viên cũng khó xây dựng được một thuật toán tối ưu. Công việc này đòi hỏi phải có sáng tạo, sự am hiểu lĩnh vực của bài toán và không thể đưa ra một tập các quy tắc chung. Nói cách khác, không có thuật toán nào cho việc thiết kế thuật toán. Do đó việc rèn luyện tư duy thuật toán cho học sinh là hết sức cần thiết. Ở cấp học trung học cơ sở thì việc các em tự thiết kế một thuật toán để giải quyết bài toán mới mẻ là khó khăn, chúng ta chỉ có thể hướng dẫn các em làm quen với các bài toán mẫu