Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học Giáo Viên: Ngô Dương Khôi Đơn vò: Trường THCS Lương Tâm ĐỀ TÀI: I. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, khi cơng nghệ thơng tin ngày càng phát triển thì việc ứng dụng cơng nghệ thơng tin vào tất cả các lĩnh vực là một điều tất yếu. Trong lĩnh vực giáo dục, cơng nghệ thơng tin đã được ứng dụng trong cơng tác quản lý, giảng dạy và học tập. Một trong các mục tiêu khi chọn ngơn ngữ lập trình Pasacal để thi học sinh giỏi mơn tin học trong trường học là nhằm giúp học sinh khơng chỉ biết soạn thảo văn bản mà còn phải có khả năng phân tích, tổng hợp, trừu tượng hố, khái qt hố vấn đề và đặc biệt là phát triển tư duy, sáng tạo. Với chương trình mơn Tin Học THCS, học sinh mới làm quen với việc lập trình nên gặp nhiều khó khăn khi tham dự các kì thi học sinh giỏi mơn tin học.Vì thế tơi sẽ hướng cho học sinh cách để trở thành một nhà lập trình thì cần phải nắm bước nào? II. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Chương trình Pascal là một phần mềm có cấu trúc được nhiều độc giả quan tâm và cũng có nhiều cuốn sách do nhiều tác giả viết về ngơn ngữ lập trình này. Song với bản thân tơi khi lựa chọn viết đề tài này là muốn chia sẽ kinh nghiệm rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sịnh giỏi mơn Tin học với đồng nghiệp trong và ngồi tỉnh Hậu Giang. III. NỘI DUNG 1. Thực trạng của vấn đề Trong q trình dạy học tơi nhận thấy, mới đầu các em cũng rất sợ khi thấy giải một bài tốn ở ngồi thì đơn giản, có thể chỉ trong vòng vài giây là nhẩm ra kết quả. Còn ở trong lập trình cũng bài tốn đó mà phải làm đến hàng chục phút mà lại có thể cho kết quả sai. Điều đó đã thúc đẩy tơi rất nhiều trong việc giảng dạy, tơi phải tìm ra phương pháp để học sinh có kỹ năng và sự say mê trong lập trình. 2. Ngun nhân Phương pháp cơ bản giải các bài tốn trong tin học khơng chỉ dùng để giải một bài tốn cụ thể mà còn giải 1 lớp các bài tốn cụ thể thuộc cùng một loại. Bài tốn được cấu tạo từ hai yếu tố cơ bản: Thơng tin vào (Input) và thơng tin ra (Output). Phương pháp tổng qt để giải một bài tốn bằng máy vi tính dựa trên ngơn ngữ pascal thì cần các bước : GV: Ngô Dương Khôi Trang 1 Trường THCS Lương Tâm Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học 1. Xác định các bài tốn. 2. Tìm thuật tốn 3. Viết chương trình 4. Chạy thử, sửa đổi chương trình 3. Giải pháp a/ Khái niệm bài tốn Trong q trình học người học sinh hay bất kỳ một cá nhân nào ln phải liên tục giải quyết các bài tốn. Trong cuộc sống là một chuỗi các bài tốn mà ta phải đối đầu giải quyết khơng một chút đơn giản. Song đối với học sinh, do chương trình học tốn của các em chỉ mới đến giải phương trình bậc nhất là cao nhất. Nên việc đưa các lớp bài tốn vào giải cho các em đang còn một phần nào bị hạn chế. Nhưng bất kỳ một bài tốn nào thì chúng ta cũng đọc đề rồi xác định nó như sau: AB. Trong đó: A là giải thiết : điều kiện ban đầu hoặc cái đã cho khi bắt đầu giải bài tốn. B là kết luận: Mục tiêu cần đạt được hay cái phải tìm, phải làm ra khi kết thúc bài tốn.  là suy luận: giải pháp cần xác định hay một chuối thao tác thực hiện từ A đến B. b/ Bài tốn trên máy vi tính Bài tốn trên máy cũng mang đầy đủ các tính chất của bài tốn tổng qt trên, nhưng nó lại được diễn đạt theo một các khác. - A: là đưa thơng tin vào (Input ) - B: là đưa thơng tin ra( Output) -  : là chương trình tạo từ các lệnh cơ bản của máy tính cho phép biến đổi từ A đến B.  Một số ví dụ Ví dụ 1: Tính diện tích hình chữ nhật. Ta cần xác định cho bài tốn: + Thơng tin vào: Chiều dài là cạnh a, chiều rộng là cạnh b + Thơng tin ra: Kết quả diện tích khi đưa a,b vào + Các thơng tin cần chế biến thơng tin như: - Lần lượt đưa a,b vào ( cho a=3,b=4) - Áp dụng cơng thức tính diện tích hình chữ nhật: a*b - Kết quả in ra là 12. Ví dụ 2: Cho 2 số tự nhiên a, b.Tìm ước số chung lớn nhất của chúng. Các bước các định bài tốn: + Xác định thơng tin vào: hai số tự nhiên a,b GV: Ngô Dương Khôi Trang 2 Trường THCS Lương Tâm Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học + Xác định thơng tin ra: số tự nhiên d thoả mãn: d là ước của a và d là ước của b d là số lớn nhất trong tập các ước chung của a, b + Xác định các thao tác chế biến thơng tin Xây dựng hữu hạn các thao tác cho phép tính được d từ a và b. Nhập a =16 b= 24  d =8 Ví dụ 3: Tìm tất cả các số ngun tố trong các số ngun N được nhập vào từ bàn phím: + Xác định thơng tin vào:Nhập số ngun N +Xác định thơng tin ra: Các số ngun tố (chia hết cho nó và số 1) c/ Tìm thuật tốn Thuật tốn là một q trình gồm một dãy hữu hạn các thao tác đơn giản được sắp xếp theo một trình tự xác định sao cho theo đó từ Input của bài tốn sẽ tìm ra được Output bài tốn. Một bài tốn ta có 4 cách thể hiện thuật tốn: Các bước xác định bằng lời, lập sơ đồ khối, dùng ngơn ngữ phỏng trình, dùng một ngơn ngữ lập trình (Pascal). Ví dụ: Tìm ước số chung lớn nhất của 2 số ngun dương a,b. ta có thể giải bằng các cách trên Cách 1: Các bước xác định bài tốn bằng lời: - Bước 1: Nhập 2 số ngun dương là a,b - Bước 2: So sánh giá trị a và b. Nếu a bằng b thì sang bước 3, ngược lại a khác b thì sang bước 4 - Bước 3: Tìm được ước số chung là a và kết thúc chương trình - Bước 4: Nếu a lớn hơn b thì ước số chung lớn nhất là a và quay trở lại bước 2. Ngược lại ước số chung là b và quay trở lại bước 2 Cách 2: Giải bài tốn bằng sơ đồ - Có hình thoi  thể hiện các thao tác so sánh - Hình chữ nhật  thể hiện các phép tính tốn, các câu lệnh - Hình ơvan  thể hiện bắt đầu và kết thúc - Các mũi tên quy định trình tự các thao tác GV: Ngô Dương Khôi Trang 3 Trường THCS Lương Tâm Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học Đúng sai Đúng Sai Cách 3: Dùng ngơn ngữ phỏng trình Bắt đầu Nhập a, b While a khác b IF a>b then thay a :=a -b Else thay b:=b-a; Kết thúc in ra USCLN (a,b). GV: Ngô Dương Khôi Trang 4 Trường THCS Lương Tâm Begin a, b a=b UCLN là a a<> b b:= b - a a:= b - a End Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học Cách 4: Viết chương trình hồn chỉnh (dùng ngơn ngữ pascal) PROGRAM USCLN; USES CRT; VAR a,b, :integer; BEGIN CLRSCR; WRITE('nhap 2 gia tri m,n=');READLN(a,b); WHILE m<>n DO IF a>b THEN a:=a –b else b:=b-a; WRITELN('uoc so chung lon nhat cua 2 so’,a:5); READLN END. d/ Viết chương trình Lập trình là dùng ngơn ngữ máy vi tính cụ thể nào (ngơn ngữ Pascal) để diễn tả thuật tốn, cấu trúc dữ liệu thành câu lệnh để máy tính có thể thực hiện được và giải quyết đúng bài tốn mà người lập trình mong muốn.  Kỹ năng lập trình Rèn luyện được cho học sinh kỹ năng cài đặt thành cơng các thuật tốn bằng một ngơn ngữ lập trình. Đã gọi là kỹ năng thì chỉ có thể có được thơng qua rèn luyện tích cực. Kinh nghiệm cho thấy một thuật tốn do cài đặt vụng về, lộn xộn thì khi chạy trên máy tính có thể cho kết qủa tồi tệ.  Phát triển chương trình bằng cách tinh chế từng bước Một bài tốn ta có thể đưa ra nhiều cách giải khác nhau, song là một giáo viên thì chúng ta cần giúp học sinh viết chương trình làm sao người xem nhìn vào có thể dễ hiểu được bài tốn đó là gì? Do đó việc tinh chỉnh các bước cho bài tốn trong máy tính là phương pháp khoa học, có hệ thống giúp ta phân tích các thuật tốn và cấu trúc dữ liệu từ đó thành một chương trình. Muốn lập trình giỏi khơng phải chỉ cần nắm ngơn ngữ lập trình là đủ. Mà vấn đề cốt yếu là biết phương pháp phát triển dần dần để chuyển các ý tưởng ra thành chương trình hồn chỉnh.  Phương pháp tinh chế từng bước Một chương trình bắt đầu được viết bằng lời tự nhiên (tiếng việt) thể hiện sự phân tích tổng thể của người lập trình được thể hiện ở từng bước sau các câu lệnh được phân tích chi tiết hơn, bằng những lời khác nhau tương ứng với sự phân tích cơng việc thành các việc nhỏ chi tiết hơn dễ hiểu và chỉnh xác hơn. Song ngơn ngữ lập trình Pascal người lập trình có thể đưa ra phương pháp tinh chỉnh từng bước là thể hiện tư duy giải quyết GV: Ngô Dương Khôi Trang 5 Trường THCS Lương Tâm Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học vấn đề bài tốn từ trên xuống trong đó các bước là hướng về ngơn ngữ lập trình làm sao cho bài tốn đa ra được phương pháp lập trình tối ưu, sáng sủa.  Ví dụ Tìm tất cả các số ngun tố trong các số ngun N được nhập vào từ bàn phím a. Tinh chế lần 1 - Lấy 2 tập NT= [ ] (để chứa các số ngun tố tìm đựợc) S = [2, N] (tập các số cần xét ) - Tìm số đầu tiên trong S đưa vào NT - Loại bỏ khỏi S các bội số của số ngun tố vừa tìm được - Số đầu tiên còn lại của S là số ngun tố. Tiếp tục q trình cho đến khi S=[ ] - Xuất NT b. Tinh chế lần 2 Bắt đầu NT: = [ ] S = [2, N] Repeat Tìm số đầu tiên trong S NT:= NT+ [S 0 ] Loại khỏi S các bội số của S 0 Until S=[ ]; Xuất NT; Kết thúc; c. Tinh chế lấn 3 Program nguyen_to; Const N=100; Type nguyen=1 N; var NT, S:set of nguyen; S0,I:integer; begin NT:=[ ]; S:=[2 N];S0:=2; repeat while not (S0 in S) do S0:=S0+1; NT:=NT+[S0];I:=S0; While I<=N do Begin GV: Ngô Dương Khôi Trang 6 Trường THCS Lương Tâm Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học s:=S-[i];I:=I+S0; End; until S=[]; for I:= 1 to n do If I in Nt then Write(I:4); readln end. d. Tinh chế lần 4. Rõ ràng cấu trúc dữ liệu tập hợp Set of nguyen tuy dễ hiểu nhưng rất cồng kềnh và làm máy chạy chậm chạp, ta có thể dùng mảng Boolean linh hoạt hơn như sau: Program nguyen_to; Const N=100; var a: array[1 N] of boolean; i,j: integer; begin a[1]:=false; for i:=2 to N do a[i]:=true; for i:= 2 to N div 2 do for j:= 2 to N div i do a[i*j]:=false; for i:= 1 to N do if a[i] then write(i:3); readln end. e. Tinh chế lần 5 Trong ngơn ngữ pascal nếu dùng mảng boolean thì ta bị giới hạn N<10000. Để có thể chạy với số lớn hơn ta khơng dùng mảng, tập hợp mà dùng như sau: Program nguyen_to; uses crt; var i,j,k,n:integer; begin repeat write('nhap n=');readln(n); until n>= 2; for i:= 2 to n do begin k:=0; for j:= 2 to trunc(sqrt(i)) do GV: Ngô Dương Khôi Trang 7 Trường THCS Lương Tâm Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học if i mod j=0 then k:= 1; if k=0 then write(i:3); end; readln end. Vậy đó là kỹ năng lập trình người lập trình có thể tinh chỉnh chương trình từng bước làm sao đưa ra một phương án tối ưu cho ngwời xem dễ tiếp thu cũng như chiếm bộ nhớ của máy tính càng ít các tốt. e/ Chạy thử, thay đổi và kiểm tra chương trình  Chạy thử Một chương trình đã viết xong chưa chắc đã chạy được trên máy vi tính để cho kết quả mong muốn. Ví dụ: Tìm số lớn nhất trong 3 số a,b,c ngun dương được nhập vào từ bàn phím. Lần 1: Program tim_so; uses crt; var a,b,c:integer; begin clrscr; write('nhap 3 so=');readln(a,b,c); if a<b then a:=b else if a<c then a:=c; write('so lon nhat la ',a); readln End. Với chương trình này cũng chạy được song đáp số có lúc đúng, có lúc sai tuỳ thuộc vào lúc nhập giá trị a,b,c{ nếu ta nhập thứ tự a=5,b=7,c=9 Thì sẽ cho ta kết quả số lớn nhất là 7. Vậy thì sai hồn tồn} Do đó người lập trình cần phải biết cách tìm lỗi. Sữa lỗi, điều chỉnh viết lại chương trình cũng là kỹ năng quan trọng của người lập trình. Vậy với dụ trên để kết quả ln đúng thì ta có thể viết lại chương trình Lần 2: Program tim_so; uses crt; var a,b,c,t:integer; begin clrscr; write('nhap 3 so=');readln(a,b,c); t:=a; if t<b then t:=b; GV: Ngô Dương Khôi Trang 8 Trường THCS Lương Tâm Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học if t<c then t:=c; write('so lon nhat la ',t); readln End. Nếu nhập: Lần nhập A B C Kết quả 1 5 4 7 7 2 5 7 9 9 3 9 3 5 9  Phân loại lỗi và cách sửa lỗi - Lỗi về thuật tốn: Điều chỉnh lại thuật tốn, thêm vị trí có thể, loại bỏ thuật tốn sai, tìm thuật tốn khác nghĩa làm lại từ đầu Ví dụ: viết chương trình tính tổng S= n 1 3 1 2 1 1 ++++ (n được nhập vào từ bàn phím) Học sinh viết chương trình khai báo biến S thuộc kiểu dữ liệu ngun thì chương trình sẽ khơng thực hiện được phép tốn tính tổng. Do vậy để thực hiện được phép tốn thì khai báo biến S là thuộc kiểu dữ liệu thực. - Lỗi về trình tự: Phải xem lại thuật tốn, phân tích lại từ trên xuống dưới để đặt lại cho đúng với thuật tốn. Ví dụ:Viết chương trình giải phương trình bậc nhất ax+b=0 với a,b được nhập vào từ bàn phím. program ptb1; var a,b:real; begin write('nhap cac he so='); readln(a,b); if a<>0 then writeln('moi so deu la nghiem') else if b=0 then writeln('phuong trinh co nghiem',-b/a:4:2) else writeln('phuong trinh vo nghiem'); readln end. Với chương trình trên hồn tồn có thể chạy được song kết quả sẽ khơng đúng khi nhập dữ liệu a, b vào. Do vậy ta phải sắp xếp lại thuật tốn để cho một kết quả đúng như u cầu : Program ptb1; GV: Ngô Dương Khôi Trang 9 Trường THCS Lương Tâm Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học var a,b:real; begin write('nhap cac he so=');readln(a,b); if a<>0 then if b=0 then writeln('phuong trinh vo nghiem') else writeln('phuong trinh co nghiem',-b/a:4:2) else writeln('moi so deu la nghiem'); readln end. - Lỗi về cú pháp: viết lại cho đúng cú pháp của ngơn ngữ lập trình mà mình đang sử dụng. Ví dụ : Lỗi sau câu lệnh ta khơng sử dụng dấu chấm phẩy, hay kết thúc chương trình khơng có dấu chấm, hay từ khố DOWNTO nếu ta viết DOWN TO thì sẽ khơng có nghĩa. f/ Kiểm tra Có nhiều chương trình khó kiểm tra tình đúng đắn, nhất là chương trình tìm kiếm lời giải tối ưu. Vì chúng chưa biết kết qủa nào là đúng nhất. Vì vậy việc tìm lỗi rất là khó khăn.Trong q trình chạy thử một chương trình ta cần lưu ý: - Nếu khởi đầu bằng bộ chương trình (test ) nhỏ nhưng các giá trị đặc biệt (đây là dễ bị lỗi nhất). - Làm nhiều các bộ test nhưng phải đa dạng tránh lặp đi lặp lại các bộ test tương tự. - Nên kết thúc bằng các bộ test có kích thước lớn để kiểm tra tính chịu đựng của chương trình. g/ Thay đổi chương trình Một chương trình đã viết xong, đã chạy thử tốt, giải quyết đúng bài tốn mà ta mong muốn nhưng chưa có nghĩa là q trình lập trình đã xong. Mà người lập trình muốn nó ở đây ta có thể sửa đổi nó theo một hướng khác mà nó có thể đáp ứng được một u cầu mới. Như phần tinh chế một chương trình là rất quan trọng cho việc sửa chữa chư- ơng trình cũ sang chương trình mới. Ví dụ: - Nhập 3 số a,b,c kiểm tra xem 3 số đó có thể là độ dài của các cạnh một tam giác hay khơng. Từ đó ta có thể chuyển nó sang dạng là các cạnh đó thỗ mãn tam giác cân, đều hay là tính diện tích của tam giác đó. - Tính tổng cho N số ngun đầu tiên được nhập vào từ bàn phím. Từ đó ta có thể triển khai tính giai thừa, tìm số ngun tố, độ dài của dãy số đó, tính trung bình cộng cho dãy số…… - Nhập vào mảng của dãy số từ bàn phím. Từ đó ta có thể tìm giá trị lớn, nhỏ của mảng, trung bình độ dài của mảng, điểm của học sinh…. GV: Ngô Dương Khôi Trang 10 Trường THCS Lương Tâm [...]... một giáo viên tin học tơi muốn nói rằng chúng ta khơng chỉ dạy lý thuyết sng mà cần phải biết kết hợp thực hành Để từ đó học sinh mới nhận thấy được ưu điểm của việc học chương trình này có lợi hơn ở điểm nào Đồng thời cũng phối hợp GV: Ngô Dương Khôi Trang 11 Trường THCS Lương Tâm Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học chương trình tốn đã học đến những...Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm môn tin học Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi Vậy là một người lập trình bạn cần nắm được các tiêu chuẩn của một chương trình từ giúp bài tốn có một kết quả tốt - Tính tin cậy: Có một giải thuật đúng - Tính uyển chuyển: Chương trình có thể sửa đổi - Tính trong sáng: dễ đọc, dễ hiểu - Tính hữu hiệu: chạy chương trình nhanh và tốn ít dung lượng bộ nhớ... vào việc ơn thi học sinh giỏi tin học và tin học trẻ đã mang lại kết quả rất khả quan cho trường THCS Lương Tâm trong những năm qua, được thể hiện qua bảng thống kê sau: Năm học Cấp huyện Cấp tỉnh 2011-2012 2 nhất 2 khuyến khích 2012-2013 1 nhất, 1 nhì, 1 ba 1 nhì 2013-2014 2 nhì, 3 ba, 3 khuyến khích 1 nhất, 1 ba 5 Bài học kinh nghiệm Q trình xây dựng chương trình là một chuỗi các bước tinh chế ở mỗi... dụ, bài tập để học sinh có thể nắm chắc lý thuyết cũng như thực hành trên máy tính dễ tiếp thu Để từ đó các em rút ra được ưu điểm của các chương trình này so với cách tính tay V KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Với đề tài sáng kiến kinh nghiệm này, Tơi mong muốn chia sẽ kinh nghiệm với nhiều đồng nghiệp trong và ngồi tỉnh Hậu Giang Nhằm nâng cao chất lượng học sinh trong các kì thi học sinh giỏi Tin học Đây cũng là... ngược lại là cho các kết quả khác nhau Điều đó chứng tỏ cho thấy người lập trình cần phải nắm được các bước giải bài tốn trong lập trình Bài tốn cho kết quả sai là do nhiều ngun nhân mà tơi đã trình bày ở phần trước như: + Chọn kiểu dữ liệu sai + Viết kết quả in ra ở dạng có quy cách và khơng quy cách + Phép gán sai ví dụ như bài tốn tính tổng ban đầu ta phải gán S:=0; nếu gán S:= 1; thì cho kết quả... tối ưu Song người lập trình cần rèn luyện để có ý thức về các quyết định liên quan và biết khảo sát nghiêm túc cũng như từ bỏ các lời giải ngay cả khi chúng đúng Mà cần phải cân nhắc mọi phương tiện của từng lời giải theo một tiêu chuẩn Để đưa ra một phương pháp tối ưu cho một bài tốn khơng đơn giản Bởi một bài tốn chúng ta có thể đưa ra nhiều phương pháp giải khác nhau Song trong lập trình người giải... kinh nghiệm với nhiều đồng nghiệp trong và ngồi tỉnh Hậu Giang Nhằm nâng cao chất lượng học sinh trong các kì thi học sinh giỏi Tin học Đây cũng là tiền đề để tạo ra một lớp người giỏi về cơng nghệ thơng tin, để sau này phục vụ cho đất nước trong giai đoạn cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa Mong nhận được sự góp ý của các thầy cơ giáo cùng như bạn bè để đề tài của tơi được hồn thiện hơn./ Tơi xin chân thành . Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học if i mod j=0 then k:= 1; if k=0 then write(i:3); end; readln end. Vậy đó là kỹ năng lập trình người lập trình có thể tinh chỉnh. Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học vấn đề bài tốn từ trên xuống trong đó các bước là hướng về ngơn ngữ lập trình làm sao cho bài tốn đa ra được phương pháp lập trình. mảng, điểm của học sinh . GV: Ngô Dương Khôi Trang 10 Trường THCS Lương Tâm Đề Tài Sáng Kiến Kinh Nghiệm Rèn luyện kỹ năng lập trình cho học sinh giỏi môn tin học Vậy là một người lập trình bạn