Tích hợp các yếu tố thuật toán và lập trình vào dạy học hàm số ở phổ thông

Bài viết này trình bày một thử nghiệm tích hợp các yếu tố thuật toán và lập trình vào dạy học hàm số ở lớp 10 phổ thông. Kết quả nghiên cứu khẳng định tính khả thi và tiềm năng của việc tích hợp thuật toán và lập trình vào thực hành dạy học toán.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tích hợp các yếu tố thuật toán và lập trình vào dạy học hàm số ở phổ thông HỘI THẢO KHOA HỌC QUỐC GIA CÁC NHÀ NGHIÊN CỨU TRẺ | 11/2019 TÍCH HỢP CÁC YẾU TỐ THUẬT TOÁN VÀ LẬP TRÌNH VÀO DẠY HỌC HÀM SỐ Ở PHỔ THÔNG ĐOÀN THỊ PHƯƠNG DUNG Học viên Cao học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế Email: doandung1995@gmail.com Tóm tắt: Tư duy thuật toán và tư duy lôgic ngày càng có vai trò quan trọng, đặc biệt trong các lĩnh vực của giáo dục STEM. Nhiều chương trình môn toán bậc phổ thông của các nước đã chú trọng đến việc tích hợp các yếu tố thuật toán và lập trình vào dạy học toán. Bài báo này trình bày một thử nghiệm tích hợp các yếu tố thuật toán và lập trình vào dạy học hàm số ở lớp 10 phổ thông. Kết quả nghiên cứu khẳng định tính khả thi và tiềm năng của việc tích hợp thuật toán và lập trình vào thực hành dạy học toán. Từ khóa: Thuật toán, tư duy thuật toán, hàm số, tích hợp. 1. GIỚI THIỆU Thuật toán và tư duy thuật toán ngày càng có vai trò quan trọng trong sự phát triển của xã hội, đặc biệt trong bối cảnh của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Có thể nói, thuật toán có mặt hầu hết trong các lĩnh vực của cuộc cách mạng số, tự động hóa và khoa học dữ liệu. Tư duy thuật toán đóng vai trò kết nối giữa thực tế, toán học và khoa học máy tính, góp phần quan trọng hình thành những kỹ năng cần thiết để sống và làm việc trong các lĩnh vực của giáo dục STEM hiện đại (Stephens, 2018). Nhận thức được tầm quan trọng của thuật toán đối với sự phát triển của khoa học và công nghệ hiện đại, gần đây nhiều nước phát triển đã tích hợp các yếu tố thuật toán vào chương trình và sách giáo khoa môn toán, từ bậc tiểu học đến bậc trung học phổ thông (MEN, 2016; VCAA, 2017; Stephens, 2018; MEXT, 2018). Mặc dù đã có nhiều bài viết viết về thuật toán và tư duy thuật toán nhưng phần lớn các bài viết này đều chỉ xem thuật toán, tư duy thuật toán là một công cụ để giải quyết các vấn đề khác chứ không xem nó như là một đối tượng để nghiên cứu. Bên cạnh đó, hàm số là một chủ đề mà học sinh được học trong suốt các năm học ở phổ thông. Hàm số là một công cụ rất hữu ích trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến đại số, hình học cũng như các vấn đề thực tế. Vì vậy, việc tích hợp các yếu tố thuật toán vào dạy học hàm số ở phổ thông vừa có tác dụng trong việc phát triển tư duy thuật toán của học sinh, vừa có tác dụng trong việc đưa ra những cách thể hiện khác của hàm số. Điều này sẽ làm cho việc học của các em có ý nghĩa và thú vị hơn. Mục tiêu cụ thể của bài báo này là phân tích các bài toán tích hợp một số yếu tố thuật toán và lập trình vào dạy học hàm số ở lớp 10 phổ thông; những ưu điểm và khó khăn của học sinh trong tình huống học tập hàm số có tích hợp các yếu tố thuật toán và khó khăn của giáo viên khi dạy học các tình huống về hàm số có tích hợp các yếu tố thuật toán. 2. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DẠY HỌC THUẬT TOÁN VÀ LẬP TRÌNH Gần đây, nhiều nước trên thế giới như Pháp, Anh, Úc, Nhật... đã bắt đầu chú ý đến tích hợp các yếu tố thuật toán và lập trình vào chương trình môn toán, từ tiểu học đến trung học phổ thông (MEN, 2016; VCAA, 2017; Stephens, 2018; MEXT, 2018). Chẳng hạn, chương trình toán phổ thông của Anh (Stephens, 2018) đã đưa vào các yếu tố thuật toán và lập trình nhằm trang bị cho học sinh tư duy máy tính (computational thinking), bao gồm trừu tượng hóa, logic, thuật toán và 263 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC HUẾ | HTKH 2019 biểu diễn dữ liệu. Ở Nhật Bản, từ năm 2020, Bộ Giáo dục sẽ đưa vào phần thuật toán và lập trình như là một nội dung bắt buộc đối với tất cả học sinh tiểu học, và sẽ được áp dụng cho bậc trung học cơ sở và trung học phổ thông tương ứng vào năm 2021 và 2022 (MEXT, 2018). Ở Úc, chương trình toán phổ thông quốc gia đã đưa vào phần Công nghệ số triển khai cho tất cả các bang. Cụ thể, bang Victoria (VCAA, 2017; Stephens, 2018) đã đưa các yếu tố tư duy thuật toán vào trong chương trình toán phổ thông của bang. Mục tiêu là cho học sinh thấy cách tư duy logic khi giải quyết các bài toán, để làm quen với kiểu tư duy tựa máy tính, phân chia một hệ thống phức tạp, một vấn đề thành các bước trung gian nhỏ hơn để phát triển một tiếp cận mang tính cấu trúc để giải quyết một vấn đề. Tính linh hoạt là một đặc trưng của kiểu tư duy thuật toán, so với kiểu tư duy thử sai hay phỏng đoán. Học sinh được dạy cách biểu diễn các thuật toán theo ngôn ngữ tự nhiên thông thường, hoặc dưới dạng sơ đồ mũi tên, hoặc dưới dạng một ngôn ngữ lập trình đơn giản. Dần dần, tư duy thuật toán sẽ hình thành, phát triển một cách tự nhiên và ...