Tài liệu DẠY HỌC TINH CHẾ THUẬT TOÁN ĐỂ PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH LỚP 10

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI  LÊ NGUYÊN DI DẠY HỌC TINH CHẾ THUẬT TOÁN ĐỂ PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH LỚP 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Hà Nội, năm 2014 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI  LÊ NGUYÊN DI Đề tài: DẠY HỌC TINH CHẾ THUẬT TOÁN ĐỂ PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH LỚP 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC - Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học Tin học - Mã số chuyên ngành : 60.14.01.11 Người hướng dẫn khoa học : PGS. TS HỒ CẨM HÀ Hà Nội, năm 2014 ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn trường Đại học Sư phạm Hà Nội, phòng sau đại học, khoa công nghệ thông tin, cùng quý thầy cô giáo đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn Sở GD&ĐT tỉnh Lâm Đồng, Ban giám hiệu trường THPT Hùng Vương – Đơn Dương đã quan tâm, chỉ đạo và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian qua. Đặc biệt, tác giả xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Hồ Cẩm Hà – Người hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo ân cần trong quá trình nghiên cứu, hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn các GV tin học trong tỉnh Lâm Đồng, tập thể HS khối 10 trường THPT Hùng Vương, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã động viên về tinh thần, giúp đỡ, đóng góp ý kiến, cung cấp thông tin cho tác giả trong quá trình khảo sát, học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Mặc đã hết sức cố gắng nhưng luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự góp ý, phê bình, chỉ bảo của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp. Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Tác giả Lê Nguyên Di iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT GV Giáo viên HS Học sinh KHTN Khoa học tự nhiên NN Ngôn ngữ PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông THPT Trung học phổ thông TTC Tính tích cực VPTGN Vùng phát triển gần nhất DANH MỤC PHỤ LỤC Mẫu 1 Phiếu trưng cầu ý kiến (dành cho GV) Mẫu 2 Phiếu trưng cầu ý kiến (dành cho HS) Mẫu 3 Giáo án 1: Bài toán và thuật toán (tiết 1) Mẫu 4 Giáo án 2: Bài toán và thuật toán (tiết 2) Mẫu 5 Giáo án 3: Bài toán và thuật toán (tiết 3) Mẫu 6 Giáo án 4: Bài toán và thuật toán (tiết 4) Mẫu 7 Đề kiểm tra 15 phút Mẫu 8 Đề kiểm tra 45 phút iv Mục lục MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài ..................................................................................... 1 2. Mục tiêu của đề tài ........................................................................................ 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................. 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 2 5. Giả thuyết khoa học ....................................................................................... 3 6. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 3 7. Cấu trúc luận văn ........................................................................................... 4 NỘI DUNG LUẬN VĂN CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN 1.1 Cơ sở lí luận dạy học Tin học ...................................................................... 5 1.1.1 Cơ sở Triết học .................................................................................... 5 1.1.2 Cơ sở Tâm lí ........................................................................................ 6 1.1.3 Cơ sở lí luận giáo dục và lí luận dạy học đại cương ............................. 9 1.1.4 Đặc thù của bộ môn ........................................................................... 10 1.1.5 Logic học ........................................................................................... 11 1.1.6 Cơ sở thực tiễn .................................................................................. 11 1.1.7 Cơ sở phương pháp luận về dạy học tích cực ..................................... 12 1.2 Quan điểm về tư duy ................................................................................. 14 1.2.1 Khái niệm, đặc điểm và phân loại ...................................................... 14 1.2.1.1 Khái niệm về tư duy ..................................................................... 14 1.2.1.2 Đặc điểm của tư duy .................................................................... 14 1.2.1.3 Phân loại tư duy ........................................................................... 16 1.2.2 Các thao tác tư duy ............................................................................ 17 1.2.2.1 Phân tích – tổng hợp .................................................................... 17 1.2.2.2 So sánh ........................................................................................ 18 v 1.2.2.3 Trừu tượng hóa và khái quát hóa .................................................. 18 1.2.3 Các hình thức tư duy ......................................................................... 19 1.2.3.1 Khái niệm .................................................................................... 19 1.2.3.2 Phán đoán .................................................................................... 20 1.2.3.3 Suy luận ....................................................................................... 21 1.2.4 Vấn đề phát triển tư duy trong dạy học .............................................. 21 1.3 Quan điểm về thuật toán và tư duy thuật toán ............................................ 23 1.3.1 Khái niệm thuật toán ......................................................................... 23 1.3.1.1 Bài toán ........................................................................................ 23 1.3.1.2 Thuật toán .................................................................................... 23 1.3.2 Tư duy thuật toán ............................................................................... 24 1.3.2.1 Những vấn đề chung .................................................................... 24 1.3.2.2 Đặc điểm của tư duy thuật toán .................................................... 25 1.3.2.3 Các cấp độ tư duy thuật toán ........................................................ 25 1.3.2.4 Sự cần thiết phải rèn luyện và phát triển tư duy thuật toán ........... 26 1.4 Một số phương pháp dạy học tích cực ....................................................... 27 1.4.1 Những nhược điểm của phương pháp dạy học truyền thống .............. 27 1.4.2 Định hướng đổi mới phương pháp dạy học ........................................ 28 1.4.3 Phương pháp dạy học tích cực ........................................................... 29 1.4.3.1 Phương pháp dạy học tích cực là gì? ............................................ 29 a. Thế nào là tính tích cực học tập? ......................................................... 29 b. Phương pháp dạy học tích cực ............................................................. 30 1.4.3.2 Một số phương pháp dạy học tích cực .......................................... 30 a. Phương pháp vấn đáp .......................................................................... 30 b. Phương pháp đặt và giải quyết vấn đề ................................................. 31 c. Phương pháp hoạt động nhóm ............................................................. 33 d. Phương pháp đóng vai ......................................................................... 34 vi e. Phương pháp động não ........................................................................ 35 1.5 Sử dụng những thành tố cơ sở .................................................................. 36 1.5.1 Hoạt động và hoạt động thành phần ................................................... 36 1.5.2 Động cơ hoạt động ............................................................................ 36 1.5.3 Tri thức trong hoạt động .................................................................... 37 1.5.4 Phân bậc hoạt động ............................................................................ 37 1.6 Thực trạng giảng dạy thuật toán và rèn luyện tư duy thuật toán ................. 38 1.7. Kĩ thuật tinh chế trong dạy thuật toán ở trường phổ thông ........................ 39 1.8 Mối liên hệ giữa kĩ thuật tinh chế với các phương pháp dạy học tích cực .. 45 TỔNG KẾT CHƯƠNG I ................................................................................. 47 CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH THÔNG QUA VẬN DỤNG KĨ THUẬT TINH CHẾ THUẬT TOÁN VÀO DẠY HỌC TIN HỌC LỚP 10 2.1 Nội dung thuật toán trong môn Tin học lớp 10 .......................................... 48 2.2 Tư tưởng “làm mịn dần” trong dạy học thuật toán Tin học 10 ................... 50 2.3 Vận dụng kĩ thuật tinh chế trong dạy học thuật toán .................................. 53 2.2.1 Lượt đồ chung ................................................................................... 53 2.2.2 Dạy các thuật toán trong phần “Bài toán và thuật toán” ..................... 56 2.2.2.1 Bài toán tìm giá trị lớn nhất của một dãy số nguyên ..................... 56 2.2.2.2 Bài toán sắp xếp ........................................................................... 59 2.2.2.3 Bài toán tìm kiếm tuần tự ............................................................. 64 2.2.2.3 Bài toán tìm kiếm nhị phân .......................................................... 66 TỔNG KẾT CHƯƠNG 2 ................................................................................ 73 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 Mục tiêu thực nghiệm sư phạm .................................................................. 74 3.2 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm ......................................................... 74 3.3 Nội dung của thực nghiệm sư phạm ........................................................... 75 vii 3.4 Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm ................................................ 75 3.5 Kết quả thực nghiệm sư phạm ................................................................... 77 3.5.1 Đánh giá định lượng .......................................................................... 77 3.5.2 Đánh giá định tính ............................................................................. 79 TỔNG KẾT CHƯƠNG 3 ................................................................................ 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết quả đạt được: ........................................................................................ 84 2. Hướng phát triển của đề tài .......................................................................... 85 3. Kiến nghị và đề xuất .................................................................................... 85 Tài liệu tham khảo ........................................................................................... 86 viii MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài Trong nội dung chương trình Tin học ở THPT, dạy thuật toán (khái niệm thuật toán, biểu diễn thuật toán, chuyển giao thuật toán cho máy tính giải quyết một bài toán) là một trong những nội dung cơ bản và quan trọng. Rèn luyện tư duy thuật toán là một trong những mục tiêu chính khi giảng dạy những nội dung nói trên. Tư duy thuật toán cần thiết cho một công dân đạt trình độ học vấn phổ thông. Qua thực tế giảng dạy, có thể thấy giáo viên (GV) và học sinh (HS) gặp nhiều khó khăn trong việc dạy và học thuật toán. Môn học mới, kiến thức trừu tượng. Đa số GV sử dụng phương pháp dạy học (PPDH) truyền thống và còn lúng túng trong trình bày, diễn đạt ý đồ bài dạy nên HS khó tiếp thu kiến thức. GV thiếu linh động trong liên hệ thực tế. Cách diễn đạt thuật toán và ví dụ còn đơn giản và vắn tắt, đồng thời giải thích một cách chung chung. Kiến thức của bài trong sách giáo khoa (SGK) được truyền tải đến HS một cách cứng nhắc, rập khuôn, chưa thể hiện được hết ý đồ của người viết sách nên khi dạy kiến thức còn hời hợt. GV chưa đưa ra được giải pháp trong dạy học rèn luyện tư duy thuật toán để kích thích quá trình tự rèn luyện tư duy trong học tập thuật toán của HS. Hiện nay việc dạy học nội dung thuật toán ở THPT hầu như chưa đạt được mục đích rèn luyện tư duy thuật toán cho HS mà chỉ là cho HS biết được thuật toán đó diễn đạt như thế nào và cách thực thi thuật toán bằng tưởng tượng mà không dùng đến máy tính như thế nào. Trong khi đó nội dung dạy học bài toán và thuật toán ở lớp 10 theo phân phối chương trình chỉ có ở những khoảng thời gian đầu của học kỳ I và HS chỉ được tiếp cận lại với thuật toán ở lớp 11, nếu không trang bị tốt cho HS kĩ năng 1 rèn luyện tư duy thuật toán sẽ gặp rất nhiều khó khăn cho GV khi dạy học lập trình ở lớp 11 vì HS phần lớn quên hết những thuật toán đã học. Tinh chế là một phương pháp đặc trưng của quá trình tư duy trong xây dựng và chuyển giao thuật toán cho người khác và cho máy tính có thể thực hiện được. Bởi vậy việc rèn luyện tư duy thuật toán cho HS phổ thông là một nội dung hết sức cần thiết cho người dạy Tin học để dễ dàng tiếp cận và truyền thụ tri thức lập trình đến các đối tượng HS, đồng thời xây dựng cho HS một phương pháp tiếp thu tri thức lập trình một cách dễ dàng hơn, khoa học hơn và hứng thú hơn trong học tập bộ môn. Vì lý do trên, qua học tập nghiên cứu cũng như được sự định hướng của các thầy cô trong quá trình học tập về PPDH, tôi đã chọn đề tài “DẠY HỌC TINH CHẾ THUẬT TOÁN ĐỂ PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO HỌC SINH LỚP 10” với mong muốn đề xuất một phương pháp rèn luyện tư duy thuật toán hiệu quả. 2. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu phương pháp luận trong dạy học tinh chế thuật toán. - Vận dụng phương pháp luận kết hợp với các PPDH tích cực vào thiết kế bài giảng để dạy các thuật toán cho HS phổ thông 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Thuật toán và tư duy thuật toán - Các PPDH tích cực - Nội dung chương trình Tin học lớp 10 phần “Bài toán và thuật toán” - Các bài soạn giảng về thuật toán đã được trình bày - Kết quả giảng dạy thuật toán lớp 10 trong hai năm gần đây 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu các PPDH tích cực. 2 - Đánh giá tình hình giảng dạy và rèn luyện tư duy thuật toán ở THPT - Tìm hiểu các quan điểm về tư duy và rèn luyện tư duy thuật toán - Tìm hiểu quan điểm dạy học tinh chế trong dạy thuật toán nhằm phát triển tư duy thuật toán cho HS - Triển khai quan điểm này cho các bài giảng thuật toán ở lớp 10 - Thực nghiệm đánh giá phương pháp đã triển khai 5. Giả thuyết khoa học Dạy học vận dụng phương pháp luận về tinh chế thuật toán cho HS phổ thông nhằm: - Tạo điều kiện tốt để HS tiếp thu kiến thức, rèn luyện kĩ năng Tin học. - Thúc đẩy sự phát triển các thao tác trí tuệ (như: phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa,...) cũng như những phẩm chất trí tuệ (như: tính linh hoạt, tính độc lập, tính sáng tạo). - Giúp HS hình dung được quá trình tự động hóa diễn ra trong những lĩnh vực khác nhau của con người, trong đó có lĩnh vực xử lý thông tin. Điều này làm cho HS thích nghi với xã hội tự động hóa, góp phần làm giảm ngăn cách giữa nhà trường và xã hội. Phương pháp luận về tinh chế thuật toán được vận dụng vào dạy học phần “Bài toán và thuật toán” ở chương trình Tin học lớp 10, tôi tin chắc rằng HS sẽ được rèn luyện tốt hơn về tư duy thuật toán và tạo điều kiện học tập phần lập trình tốt hơn nhiều so với việc giảng dạy như hiện nay. 6. Phương pháp nghiên cứu a. Nghiên cứu lí luận: - Đọc và nghiên cứu tài liệu: Các PPDH không truyền thống ở bộ môn Tin học, tài liệu tham khảo về PPDH hiện đại, tài liệu thuật toán, tài liệu Internet, các bài báo về dạy học vận dụng tinh chế vào rèn luyện tư duy thuật toán 3 - Tham khảo ý kiến chuyên gia và đồng nghiệp về kinh nghiệm giảng dạy bộ môn b. Nghiên cứu thực nghiệm: Thống kê kết quả sau khảo sát và thực nghiệm qua các lớp giảng dạy (thực nghiệm giảng dạy 2 lớp 10 ban khoa học tự nhiên (KHTN) và 2 lớp 10 ban cơ bản, kết hợp với khảo sát bằng phiếu thăm dò ở các lớp do các đồng nghiệp cùng và khác cơ quan giảng dạy lớp 10) 7. Cấu trúc luận văn Mở đầu Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài Chương 2. Phát triển tư duy thuật toán cho học sinh thông qua vận dụng kĩ thuật tinh chế thuật toán vào dạy học Tin học lớp 10 Chương 3. Thực nghiệm sư phạm Kết luận và kiến nghị Phụ lục 4 NỘI DUNG LUẬN VĂN CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN 1.1 Cơ sở lí luận dạy học Tin học 1.1.1 Cơ sở Triết học Quá trình dạy học là một quá trình nhận thức có sự điều khiển. Do đó việc tổ chức hoạt động nhận thức trong quá trình dạy học học phải dựa trên cơ sở của lí luận nhận thức mà Triết học đã xây dựng nên. Một trong những thành tựu quan trọng của triết học về nhận thức đã được nêu lên thành quy luật: “từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, rồi từ tư duy trừu tượng trở về với thực tiễn” mà Lê nin đã tổng kết. Từ đó, vận dụng vào quá trình dạy học để xây dựng nên những nguyên tắc cơ bản mà chúng ta phải tôn trọng. Trong dạy học Tin học ta còn dựa vào thế giới quan và những quy luật biện chứng, vì vậy những luận đề Triết học duy vật biện chứng là cơ sở của khoa học Tin học cũng như của lí luận dạy học Tin học. Nó cung cấp cho ta phương pháp nghiên cứu đúng dắn: xem xét những hiện tượng giáo dục trong quá trình phát triển và trong mối liên hệ phụ thuộc lẫn nhau, trong sự mâu thuẫn thống nhất, phát hiện những sự biến đổi số lượng dẫn tới những biến đổi chất lượng v.v... Việc áp dụng các hình thức dạy học như khám phá, kiến tạo, phân bậc, trừu tượng, khái quát hoá, phân tích, tương tự, tổng hợp được sử dụng nhằm khuyến khích, phát triển tư duy cho người học. Các hình thức này dẫn người học đi từ hoạt động này đến hoạt động khác (phân bậc hoạt động), tiếp cận tri thức từ tổng thể, khái quát đến cụ thể, chi tiết (tinh chế) hay ngược lại để người học có thể luôn linh động, chủ động tìm tòi các giải pháp tiếp nhận tri thức. Điều này phù hợp với quy luật chuyển hóa giữa chất và lượng trong Triết học. Quy luật của Triết học về sự thay đổi chất dẫn đến thay đổi về lượng và ngược lại lượng thay đổi sẽ dẫn đến thay đổi về chất. 5 Như vậy, Triết học duy vật biện chứng là cơ sở phương pháp luận của các khoa học, Triết học duy vật biện chứng đã đưa ra lập luận, cơ sở đúng đắn trong việc nhận thức chân lý khách quan. Triết học cũng giúp nghiên cứu, tìm hiểu các hiện tượng trong quá trình phát triển, trong các mối liên hệ của những sự biến đổi về lượng dẫn đến biến đổi về chất. Do đó giảng dạy là một bộ phận của khoa học nên cũng chịu sự ảnh hưởng của Triết học. Triết học duy vật biện chứng đề cập đến quy luật mâu thuẫn tức là quy luật thống nhất và đấu tranh giữa các mặt đối lập. Đây là hạt nhân của phép biện chứng, nó vạch ra nguồn gốc bên trong sự vận động và phát triển bên trong của sự vật hiện tượng. Tính mâu thuẫn nảy sinh sẽ thúc đẩy sự phát triển: tạo ra sự mâu thuẫn sẽ nảy sinh các nhu cầu tri thức. Phát triển tư duy thuật toán cho người học bằng dạy học tinh chế giúp người học tiếp cận một bài toán mới, có thể chưa biết cách giải cụ thể, qua các bước: quan sát, suy luận, tính toán, kiểm tra (các bước này có thể lặp đi lặp lại nếu cần thiết). Trong các bước quan sát và lí luận có việc quan sát các tương quan trong bài toán, làm thử các trường hợp riêng, dựa vào các trường hợp riêng để đưa ra các giả thuyết liên quan rồi xét các giả thuyết đó, biến đổi để đơn giản hóa thuật toán, đưa về các dạng mô tả quen thuộc hơn để dễ giải hơn. Nếu thuật toán là vấn đề lớn, phức tạp thì phải chia để trị, tức là làm sao chia nó ra thành các bước nhỏ hơn, giải quyết từng bước đó dẽ dàng hơn là giải quyết toàn bộ vấn đề. Ví dụ: Khi một đối tượng người học được chuyển giao một vấn đề để tiếp cận, hiểu hay viết thuật toán, khi đó đối tượng được chuyển giao có thể không viết đúng ngay được thuật toán. Người học sẽ phải suy nghĩ, phân tích và chia vấn đề thành các đích nhỏ hơn nhằm giải quyết dần các mâu thuẫn. 1.1.2 Cơ sở Tâm lí Sản phẩm chính của Tâm lí học là những quy luật cơ bản của hoạt động thần kinh cao cấp, là những quy luật của khoa học tư duy, của lý thuyết nhận 6 thức thế giới của con người, nhất là thế hệ trẻ. Những quy luật này cũng là cơ sở để xây dựng những nguyên tắc của quá trình dạy học. PPDH Tin học phải dựa vào những thành tựu của Tâm lí học, đặc biệt là tâm lí học trẻ em, Tâm lí học phát triển và Tâm lí học học tập để xác định mục đích yêu cầu, nội dung và PPDH Tin học ở từng lớp, từng cấp... Tâm lý học cho thấy sự khác biệt trong tiếp cận dạy học theo định hướng người thầy và tiếp cận dạy học theo định hướng người học. Dạy học dựa vào người học sẽ giúp người học xác định vấn đề có thực trong cuộc sống, tìm kiếm tài liệu, nguồn lực để giải quyết vấn đề, người thầy chỉ đóng vai trò hướng dẫn, giúp đỡ nhằm huy động sự cố gắng, điều chỉnh hoạt động và người học trở thành chủ thể trong quá trình nhận thức. Kĩ thuật tinh chế tiếp cận làm mịn dần thuật toán là thích hợp cho cách dạy học rèn luyện và bồi dưỡng tư duy thuật toán cho HS ở mọi trình độ, và có những đòi hỏi, đánh giá nhất định đối với từng cấp độ của tư duy thuật toán. Lý thuyết về “vùng phát triển gần nhất” (The Zone of Proximal Development) của Vygotsky là vùng được giới hạn giữa trình độ phát triển thực sự của người học được xác định bởi khả năng giải quyết vấn đề một cách độc lập và trình độ phát triển tiềm năng được xác định bởi khả năng giải quyết vấn đề với sự hướng dẫn, trợ giúp hay hợp tác của người khác. Vùng HS có thể làm VPTGN 7 Vùng HS không thể làm Vygotsky cho rằng vai trò của giáo dục là giúp cho HS có những trải nghiệm trong vùng phát triển gần nhất (VPTGN) của mình. Do đó sẽ khuyến khích và nâng cao khả năng học tập cá nhân của mỗi HS (Berk & Winsler, trang 24). Khi đó thì vùng phát triển gần nhất sẽ được mở rộng ra phía vùng HS có thể làm được, tức là đảm bảo tính vừa sức trong tiếp cận tri thức của HS. Vùng HS có thể làm VPTGN Vùng HS không thể làm Ngoài VPTGN có thể là vùng mà HS có thể dễ dàng thực hiện các nhiệm vụ học tập của mình hoặc cũng có thể là vùng mà HS không thể thực hiện được nhiệm vụ học tập của mình ngay cả khi có sự trợ giúp của người khác. Dạy học tinh chế có định hướng nhằm biến VPTGN của người học thành vùng hiện tại. Tính logic trong dạy học tinh chế ở các phiên bản được làm mịn dần phải luôn đảm bảo tính đúng đắn và vừa sức nhằm kích thích người học tích cực động não tư duy nhằm đạt được mục tiêu cuối cùng của bài học. VD: khi HS đưa ra được thuật toán tổng quát giải một bài toán nào đó, tuy nhiên thuật toán đưa ra là chưa rõ ràng cần phân tích thêm, sau khi được định hướng hoặc tự suy nghĩ ra một phiên bản khác của thuật toán chi tiết hơn một chút tức là lúc đó HS đã tiến được một bước gần hơn đến mục tiêu giải quyết bài toán hay nói cách khác là đã đưa được một phần VPTGN của mình thành vùng hiện tại và tiếp tục như vậy cho đến khi đạt được các đích cuối cùng là thuật giải hoàn chỉnh của bài toán. 8 1.1.3 Cơ sở lí luận giáo dục và lí luận dạy học đại cương Dạy học Tin học vừa có nhiệm vụ truyền thụ tri thức Tin học, vừa có nhiệm vụ giáo dục đạo đức tư tưởng cho HS. Quá trình dạy học môn Tin học là một bộ phận của quá trình giáo dục nói chung, chịu sự chi phối của các quy luật giáo dục nói chung. Lí luận dạy học Tin học cần phải vận dụng những thành tựu, những kết quả nghiên cứu của Giáo dục học và lí luận dạy học đại cương ở nước ta và trên thế giới, lấy đó làm cơ sở để vạch ra những hình thức tổ chức nhận thức, những cách thức lựa chọn phương tiện và phương pháp cho dạy học Tin học. Giáo dục là một quá trình (có mở đầu, diễn biến, kết thúc) hay được hiểu là một hoạt động (chủ thể và đối tượng hoạt động). Kết quả của quá trình giáo dục hay của hoạt động giáo dục trước hết là sự biến đổi nhân cách của người được giáo dục. Như vậy thì mục đích giáo dục là sự dự kiến trước kết quả của hoạt động giáo dục. Kết quả của hoạt động giáo dục chính là nhân cách của người được giáo dục. Vì vậy có thể hiểu mục đích giáo dục là mô hình nhân cách của con người (người học) mà giáo dục cần đào tạo nhằm đáp ứng yêu cầu của xã hội trong một giai đọan lịch sử cụ thể. [20] Mục tiêu đào tạo của nhà trường phổ thông Việt Nam hiện nay là hình thành những cơ sở ban đầu và trọng yếu của con người mới phát triển toàn diện phù hợp với yêu cầu và điều kiện, hoàn cảnh của đất nước. Luật giáo dục nước ta quy định:”Mục tiêu giáo dục là đào tạo con người Việt Nam phát triển toàn diện, có đạo đức, tri thức, sức khỏe, thẩm mĩ và nghề nghiệp, trung thành với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội; hình thành va bồi dưỡng nhân cách, phẩm chất và năng lực của công dân, đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp xây dựng và bảo vệ tổ quốc.” (Luật giáo dục 2005, chương I, điều 2). 9 “Mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp HS phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mĩ và các kĩ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân; chuẩn bị HS tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc sống lao động, tham gia xây dựng và bảo vệ tổ quốc.” (Luật Giáo dục 2005, Chương II, mục 2 điều 27). 1.1.4 Đặc thù của bộ môn Lí luận dạy học Tin học trở thành một lĩnh vực của khoa học giáo dục, mang những đặc trưng riêng biệt so với lí luận dạy học các môn học khác, khi nó dựa vào đặc trưng của khoa học Tin học. Các đặc trưng đó là: - Thực hành trên máy tính là bắt buộc và là một cấu thành của bài giảng lý thuyết. - Nhiều kiến thức và bài học được diễn đạt thông qua các bước thực hành và thao tác cụ thể trên máy tính. - Kiến thức môn học gắn liền với công nghệ và thay đổi rất nhanh. - Môi trường thực hành rất đa dạng và không thống nhất. - Là một môn học mới chưa có nhiều kinh nghiệm và về lí luận cũng như thực tế cho việc giảng dạy trong nhà trường phổ thông. Tin học là một ngành công nghệ khá mới mẻ đối với Việt Nam và phát triển rất nhanh trên thế giới. Do đó dạy học Tin học phải bám sát nội dung của Tin học, phải phản ánh vào nhà trường những tri thức và phương pháp phổ thông, cơ sở trong những thành tựu Tin học của nhân loại, sắp xếp chúng thành một hệ thống đảm bảo tính khoa học, tính tư tưởng, tính thực tiễn và tính sư phạm phù hợp với điều kiện, hoàn cảnh của đất nước, đáp ứng yêu cầu của cách mạng khoa học công nghệ ngày nay. 10 1.1.5 Logic học Tính logic là bắt buộc đối với mọi khoa học. Dựa vào Logic học người ta trình bày những khái niệm một cách chính xác, những lập luận một cách có căn cứ. Trong PPDH Tin học, điều đó lại càng cần thiết vì ngành này liên hệ với nhiều khoa học được xây dựng chặt chẽ như Toán học, Vật lí học, Tin học,v.v... Dạy học tinh chế đảm bảo yêu cầu về tính logic trong lập luận, phân tích, tổng hợp có căn cứ, chặt chẽ và xuyên suốt quá trình giảng dạy thuật toán nhằm hình thành cho người học kĩ năng suy luận, phân tích khoa học để giải quyết vấn đề. Kĩ thuật tinh chế không phải là nhu cầu nội tại của dạy học thuật toán tức là không bắt buộc phải vận dụng tinh chế vào dạy học thuật toán, tuy nhiên việc dạy học thuật toán theo hướng tiếp cận bằng kĩ thuật tinh chế cũng là nhằm đạt được mục tiêu nội tại của người học. Kĩ thuật này cũng sử dụng các PPDH tích cực để hướng người học đạt được mục tiêu bài học. Các phiên bản tinh chế sau phải đảm bảo không làm thay đổi ý nghĩa của phiên bản ban đầu của thuật toán mà “làm mịn” hơn thao tác mà phiên bản trước đó và làm cho thuật toán dần trở nên dễ hiểu, dễ thực hiện hơn và giúp người học nâng cao hơn kĩ năng tư duy thuật toán. 1.1.6 Cơ sở thực tiễn Lí luận dạy học Tin học đang mới mẻ nhưng đứng trước một thực tiễn phát triển nhanh chóng của khoa học Tin học trên thế giới, một điều kiện kinh tế còn mới bắt đầu phát triển của đất nước. Việc giảng dạy Tin học trong trường phổ thông còn gặp nhiều khó khăn về chương trình, về trang thiết bị cho phòng học bộ môn, về đội ngũ GV Tin học. Đó chính là những cơ sở để các nhà quản lí giáo dục, các chuyên gia sư phạm Tin học hoạch định những hình thức tổ chức, lựa chọn phương pháp cho dạy học Tin học. 11 1.1.7 Cơ sở phương pháp luận về dạy học tích cực Phép biện chứng duy vật là cơ sở phương pháp luận cho mọi ngành khoa học, trong đó có lí luận dạy học Tin học bởi nó khái quát hóa những sự kiện từ tất cả các khoa học và trên cơ sở đó phát hiện ra những quy luật phát triển của tự nhiên, xã hội và tư duy. Phép biện chứng quyết định những quan điểm xuất phát, chiến lược nghiên cứu, quyết định việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu và giải thích kết quả. Trong nghiên cứu lí luận dạy học Tin học cần vận dụng được những tư tưởng cơ bản của phương pháp duy vật biện chứng như đã trình bày ở mục 1.1. Chẳng hạn muốn nghiên cứu việc phát triển năng lực khái quát hóa cho HS thông qua môn Tin học, ta không xem xét năng lực này một cách độc lập mà phải nghiên cứu nó trong mối liên hệ chặt chẽ với các năng lực trí tuệ khác như phân tích, tổng hợp, so sánh, tương tự hoá, trừu tượng hoá, với những đặc điểm nhân cách khác nữa như kiến thức, phẩm chất, v.v.. đồng thời cần nghiên cứu năng lực này trong quá trình vận động, phát triển từ thấp đến cao. Chúng ta biết rằng quá trình dạy học là một quá trình điều khiển hoạt động giao lưu của HS nhằm thực hiện những mục đích dạy học. Còn học tập là một quá trình xử lý thông tin. Quá trình này có các chức năng: đưa thông tin vào, ghi nhớ thông tin, biến đổi thông tin, đưa thông tin ra và điều phối. HS thực hiện các chức năng này bằng những hoạt động của mình. Thông qua hoạt động thúc đẩy sự phát triển về trí tuệ ở HS làm cho HS học tập tự giác, tích cực. Xuất phát từ một nội dung dạy học ta cần phát hiện những hoạt động liên hệ với nó rồi căn cứ vào mục đích dạy học mà lựa chọn để tập luyện cho HS một số trong những hoạt động đã phát hiện. Việc phân tích một hoạt động thành những hoạt động thành phần giúp ta tổ chức cho HS tiến hành những hoạt động với độ phức hợp vừa sức họ. 12