zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Khoa học tự nhiên

Luận văn tốt nghiệp: Xây dựng một số quy trình tựa thuật toán để giải các bài tập hình học không gian

Chia sẻ: đinh Công Chánh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:163

Báo xấu

160
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận văn là nhằm hệ thống lại các một số phương pháp giải toán hình không gian cũng như các thao tác thuật toán; từ đó rút ra cách phân tích và giải bài toán hình học không gian.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn tốt nghiệp: Xây dựng một số quy trình tựa thuật toán để giải các bài tập hình học không gian

Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng A. PHẦN MỞ ĐẦU ================= 1. Lý do chọn đề tài Hình học không gian là một mảng kiến thức khó với học sinh trung học phổ thông, khi đứng trước những khái niệm mới, những dạng toán mới các em khó có thể tiếp thu một cách trọn vẹn khiến việc ghi nhớ cũng như làm bài tập gặp vô vàng những khó khăn. "Môn toán là một môn học "công cụ" cung cấp những kiến thức, kỹ năng, phương pháp, góp phần xây dựng nền tảng văn hóa phổ thông của con người lao động mới làm chủ tập thể". Hơn nữa, mỗi một môn học đều có một đặc thù riêng và chúng đòi hỏi người giáo viên cần nhận ra những đặc điểm đó để tìm ra phương pháp giảng dạy phù hợp. Trong đó, toán học là một môn học gắn liền với các quy trình, vì thế bên cạnh việc rèn luyện tính tự giác, tích cực, chủ động và sáng tạo cho học sinh, chúng ta cần rèn luyện cho học sinh các thao tác, cách thức giải quyết vấn đề theo một quy trình nhất định. Xây dựng một số quy trình tựa thuật toán là một điều kiện để thông qua việc dạy học các quy trình trên mà rèn luyện cho học sinh một loại hình tư duy quan trọng : tư duy thuật toán, một yếu tố học vấn phổ thông của con người trong thời đại máy tính. Từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường trung học phổ thông, sau đó với tư cách là một giáo sinh kiến tập sư phạm, qua tìm hiểu em biết được việc giải bài toán hình học không gian đối với học sinh tương đối khó. Yêu cầu trước hết đòi hỏi học sinh phải hiểu sâu sắc nội dung định nghĩa, định lý từ đó làm cơ sở để xây dựng cho mình những thuật toán để giải bài tập. Là một giáo viên tương lai, em hiểu mình cần phải trao dồi và rèn luyện trình độ chuyên môn sâu cũng như bồi dưỡng nâng cao lý luận dạy học, tím ra phương pháp học tốt phục vụ cho sự nghiệp trồng người sau này. Những lí do trên đã thúc đẩy em chọn đề tài nghiên cứu của luận văn là: "Xây dựng một số quy trình tựa thuật toán để giải các bài tập hình học không gian". SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 1 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng 2. Mục đích nghiên cứu. Nhằm hệ thống lại các một số phương pháp giải toán hình không gian cũng như các thao tác thuật toán. Từ đó rút ra cách phân tích và giải bài toán hình học không gian. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nhắc lại các kiến thức về thuật toán và quy trình tựa thuật toán. - Nhắc lại mục đích, vai trò, ý nghĩa, vị trí và chức năng của bài tập toán. - Tìm hiểu về phương pháp dạy học tìm tòi lời giải bài toán. - Tóm tắt một số lí thuyết hình học không gian sách giáo khoa lớp 11 nâng cao. - Xây dựng một số quy trình tựa thuật toán cụ thể để giải các bài tập hình học không gian. - Hệ thống và một số bài tập điển hình theo chủ đề thể tích khối đa diện. - Đề xuất một số giáo án sử dụng việc xây dựng quy trình thuật toán trong dạy học. - Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của đề tài. 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí luận dạy học toán, đặc biệt là thuật toán và quy trình tựa thuật toán. - Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, sách bài tập và một số sách tham khảo. - Phần thực nghiệm đã sử dụng phương pháp trực quan, điều tra và vận dụng lí thuyết vào dạy học cụ thể. Tổng kết kinh nghiệm, đánh giá thống kê kết quả đạt được trong quá trình thực nghiệm. 5. Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh thông qua việc xây dựng một số quy trình tựa thuật toán để giải các bài tập hình học không gian. 6. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu các tài liệu về dạy học giải bài tập. Nghiên cứu sách giáo khoa lớp 11 và tham khảo các sách bài tập khác. 7. Cấu trúc và nội dung luận văn (gồm 3 phần) Phần mở đầu Phần nội dung SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 2 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng Chương I: Thuật toán và quy trình tựa thuật toán Chương II: Cơ sở lí luận của dạy học giải bài tập toán Chương III: Tóm tắt lí thuyết hình học không gian sách giáo khoa lớp 11 nâng cao. Chương IV: Xây dựng quy trình tựa thuật toán để giải các bài tập hình học không gian. Chương V: Một số bài tập hình học không gian chọn lọc Chương VI: Thực nghiệm sư phạm. Phần kết luận 8. Một số từ ngữ được viết tắt trong đề tài Kí hiệu Tên đầy đủ SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông mp mặt phẳng HS học sinh GV Giáo viên MTĐT máy tính điện tử SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 3 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng B. NỘI DUNG Chương I: THUẬT TOÁN VÀ QUY TRÌNH TỰA THUẬT TOÁN ================= 1.1 Quy trình Quy trình là một trình tự phải tuân theo để tiến hành một công việc nào đó. Ví dụ: Quy trình bốn bước của Polya để giải một bài toán, quy trình giải bài toán bằng cách lập phương trình,... Mỗi quy trình có thể chia thành các bước. Mỗi bước là một hoạt động nhằm một mục đích nhất định. Mỗi hoạt động có thể có nhiều thao tác. Ví dụ: Hoạt động "Tìm hiểu nội dung bài toán" có các thao tác: Vẽ hình, chọn kí hiệu, phân tích giả thiết, kết luận của bài toán. [12]. 1.2 Thuật toán 1.2.1 Khái niệm về thuật toán Hằng ngày con người tiếp xúc với rất nhiều bài toán từ đơn giản đến phức tạp. Đối với một số bài toán tồn tại những quy tắc xác định mô tả qúa trình giải. Từ đó người ta đi đến khái niệm trực giác về thuật toán và khái niệm này đã được dùng từ lâu, kéo dài suốt mấy nghìn năm trong Toán học. [7,tr.401]. Thuật toán (algorithm) là một cơ sở của Toán học và Tin học được hiểu như một quy tắc mô tả những chỉ dẫn rõ ràng và chính xác để người hay máy thực hiện được một số hữu hạn thao tắc nhằm đạt được mục đích đặt ra hay giải một lớp bài toán nhất định. Như vậy thuật toán là một phương pháp thể hiện lời giải vấn đề bài toán. Đây chưa phải là một định nghĩa chính xác mà chỉ là một cách phát biểu giúp ta hình dung khái niệm thuật toán một cách trực giác. [8,tr.200]. Ở trường phổ thông học sinh được hoạt động với nhiều thuật toán như cộng, trừ, nhân, chia các số tự nhiên và số hữu tỉ, thuật toán tìm ước chung lớn nhất của hai số, bội chung nhỏ nhất của hai số, thuật toán giải phương trình bậc hai dưới dạng chuẩn…[8,tr.200]. 1.2.2 Phương pháp thuật toán (Algôrít) trong dạy học Phương pháp Algôrít được mang tên nhà toán học người Ảrập thời Trung cổ SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 4 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng là Algôríthm, người đầu tiên sáng chế ra một công trình thuật toán trên bàn tính trong đó phân đoạn sự tính toán thành từng khâu, từng bước hợp lí theo một hệ thống lôgic chặt chẽ mà sau này gọi là những quy trình vv... Công trình đó chìm lắng dần theo thời gian, mãi đến đầu thế kỉ XX khi khoa học - công nghệ có sự phát triển mạnh mẽ, Algôrít được coi là một phương pháp tư duy và đã thâm nhập vào mọi lĩnh vực khoa học, đặc biệt là công nghệ tin học (Algôrít là công cụ chủ yếu để phân đoạn, chia nhánh lập trình trong các phần mềm của máy vi tính). Đến giữa thế kỉ XX, một số nhà giáo dục ở các nước tiên tiến đã vận dụng Algôrít như là một phương pháp có hiệu quả nhằm thu thập thông tin, xử lí thông tin để giải quyết các vấn đề phức tạp trong dạy học. Như vậy, phương pháp Algôrít trong dạy học là tổng hợp cách thức thiết kế và thi công một hệ thống các thao tác hợp lí theo một trình tự lôgic chặt chẽ nhằm đạt kết quả tối ưu các nhiệm vụ dạy học. Đặc điểm của phương pháp Algôrít là tiến trình bài học được chia nhỏ thành các giai đoạn, các bước, các công đoạn giúp người học có thể dễ dàng thực hiện các nhiệm vụ dạy học. Để giải quyết một nhiệm vụ học tập, người học phải thiết kế và thi công một quy trình hợp lí, nghĩa là phải "Algôrít hóa" nội dung và các thao tác hoạt động trí tuệ. Nghệ thuật dạy học là phải thiết kế được các Algôrít tối ưu (không phức tạp, ít thao tác, có bước đi hợp lí, vừa sức nhưng phát triển tối đa trí tuệ của người học ...) Trong quá trình giáo dục - đào tạo, phương pháp Algôrít được ứng dụng phổ biến trong các lĩnh vực nghiên cứu khoa học, trong dạy học, trong tự học và cả trong cuộc sống đời thường. Trong dạy học, để phát triển ở mức độ cao năng lực và phẩm chất trí tuệ cho người học, vấn đề quan trọng là phải có phương pháp tư duy, tư duy có sắc sảo, năng động, sáng tạo thì tài năng mới bộc lộ và phát triển. Vì thế, nghệ thuật dạy học là phải biết cách dạy phương pháp tư duy, tư duy một cách thông minh, độc lập, sáng tạo. Phương pháp Algôrít góp phần quan trọng nhằm thực hiện nhiệm vụ đó. Tuy nhiên, để thiết kế và thi công, để có thể "Algôrít hóa" một bài học theo SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 5 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng quy trình hợp lí, có hiệu quả, đòi hỏi giáo viên phải có trình độ chuyên môn và nghiệp vụ sư phạm cao để tổ chức và thiết kế Algôrít bài giảng hợp lí và học sinh phải học tập tích cực để có thể thi công nhanh, đúng như quy trình và ờ mức độ cao hơn là có thể tự thiết kế và thi công quy trình tự học, tự làm việc có hiệu quả của cá nhân 1.2.3 Những đặc trưng cơ bản của thuật toán a) Tính xác định Mỗi bước của thuật toán cần phải được mô tả một cách chính xác, chỉ rõ một cách hiểu duy nhất. Hiển nhiên, đây là một đòi hỏi quan trọng. Bởi vì nếu một bước có thể hiểu theo nhiều cách nhau, thì cùng một dữ liệu vào, những người thực hiện thuật toán khác nhau có thể dẫn đến kết quả khác nhau. b) Tính khả thi Tất cả các phép toán có mặt trong các bước của thuật toán phải đủ đơn giản. Điều đó có nghĩa là các phép toán phải sao cho có ít nhất về nguyên tắc có thể thực hiện được bởi con đường bằng giấy trắng và bút chì trong khoảng thời gian hữu hạn bước thực hiện. Các chỉ dẫn trong thuật toán phải có khả năng thực hiện được trong một thời gian hữu hạn. Ví dụ sau đây không thể là mô tả một thuật toán: gán cho x giá trị 1 nếu bài toán tô màu giải được và cho giá trị 0 nếu bài toán tô màu không giải được (Bài toán tô màu khẳng định không cần dùng quá 4 màu để tô các nước trong bản đồ đề hai nước có biên giới chung phải có màu khác nhau. Người ta kiểm chứng trên thực tế thì đúng nhưng chưa tìm được chứng minh cho bài toán này). c) Tính dừng Với mọi bộ dữ liệu vào thỏa mãn các điều kiện của dữ liệu vào (tức là được lấy ra từ các tập của dữ liệu vào) thuật toán phải dừng lại sau một số hữu hạn bước thực hiện. Việc thực hiện các bước theo một thuật toán phải dừng sau một số hữu hạn bước. Thuật toán Euclid tìm UCLN thoả mãn tính dừng vì sau mỗi bước ta thấy tổng a  b giảm thực sự nhưng không được nhỏ hơn 2. Vì vậy quá trình trên nhất định phải dừng sau một số hữu hạn bước. SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 6 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng Tính xác định, tính khả thi, tính dừng là những tính chất đặc trưng của thuật toán, bên cạnh đó thuật toán còn có một số tính chất sau:  Tính phổ dụng Thuật toán phải được áp dụng được cho mọi trường hợp của bài toán chứ không chỉ được áp dụng cho một số trường hợp của bài toán chứ không chỉ được áp dụng cho một số trường hợp riêng lẻ nào đó. Tuy nhiên, không phải thuật toán nào cũng đảm bảo được yêu cầu đó. Đôi khi người ta chỉ xây dựng thuật toán cho một dạng đặc trưng của bài toán mà thôi. Tính phổ dụng có nghĩa là một thuật toán có thể được áp dụng với một lớp các bài toán với input thay đổi chứ không chỉ áp dụng cho một trường hợp cụ thể. Thuật toán Euclid nói trên có thể áp dụng cho bất kỳ cặp hai số tự nhiên.  Tính rõ ràng: Thuật toán phải được thể hiện bằng các câu lệnh minh bạch, các câu lệch được sắp xếp theo thứ tự nhất định.  Tính khách quan: Một thuật toán dù được viết bởi nhiều người trên nhiều máy tính vẫn phải cho kết quả giống nhau.  Tính có đại lượng vào và ra: Khi bắt đầu, một thuật toán bao giờ cũng nhận được các đại lượng vào (Dữ liệu vào – Input), các dữ liệu vào thường lấy từ một tập xác định cho trước. Sau khi kết thúc một thuật toán bao giờ cũng cho ta một số đại lượng ra (Dữ liệu ra – Output).  Tính hiệu quả của thuật toán: Được đánh giá dựa trên theo những tiêu chuẩn: Số các phép tính, thời gian cần thực hiện, mức độ khó hiểu…Tùy vào yêu cầu sử dụng mà người ta lựa chọn tiêu chuẩn để xây dựng thuật toán.  Tính đơn vị: Tính đơn vị của thuật toán đòi hỏi rằng các thao tác sơ cấp phải được mô tả một cách chính xác, chỉ có một cách hiểu duy nhất, nghĩa là hai phần tử thuộc cùng một cơ cấu, thực hiện cùng một thao tác trên cùng một đối tượng thì phải cho cùng kết quả. Vì thế khi thực hiện thuật toán, chúng ta không cần hiểu ý nghĩa của những thao tác. Nhờ tính chất này mà chúng ta có thể sử dụng thiết bị tự động để thực hiện thuật toán. 1.2.4 Tư duy thuật toán Khái niệm thuật toán gắn liền chặt chẽ với tư duy thuật toán. Vì thế người SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 7 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng thầy giáo cần có ý thức thông qua việc dạy học các quy tắc, phương pháp có tính chất thuật toán trên mà rèn luyện cho học sinh một loại hình tư duy quan trọng : tư duy thuật toán, một yếu tố học vấn phổ thông của con người trong thời đại máy tính. [8,tr.201]. 1.2.5 Sự cần thiết phát triển tư duy thuật toán Phát triển tư duy thuật toán trong nhà trường phổ thông là cần thiết vì những lý do sau đây: Thứ nhất, tư duy thuật toán giúp học sinh hình dung được việc tự động hóa trong những lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người, góp phần khắc phục sự ngăn cách giữa nhà trường và xã hội tự động hóa. Nó giúp học sinh thấy được nền tảng tự động hóa, cụ thể là nhận thức rõ đặc tính hình thức, thuần túy máy móc của quá trình thực hiện thuật toán, đó là cơ sở cho chuyển giao một số chức năng của con người cho máy thực hiện. Thứ hai, tư duy thuật toán giúp học sinh làm quen với cách làm việc trong khi giải bài bằng máy tính điện tử (MTĐT). Thật vậy, thiết kế thuật toán là một khâu rất cơ bản của việc lập trình. Tư duy thuật toán tạo điều kiện cho học sinh thực hiện tốt khâu đó. Thứ ba, tư duy thuật toán giúp học sinh học tập tốt những môn học ở nhà trường phổ thông, rõ nét nhất là môn toán. Nó tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh lãnh hội kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho các phép tính trên những tập hợp số, giải phương trình bậc nhất, bậc hai v.v. Thứ tư, tư duy thật toán cũng góp phần phát triển những năng lực trí tuệ chung như phân tích, tổng hợp, khái quát hóa … và hình thành những phẩm chất của người lao động mới như tính ngăn nắp, kỉ luật, tính phê phán và thói quen tự kiểm tra. [8,tr.201]. 1.2.6 Phương hướng phát triển tư duy thuật toán Tư duy thuật toán quan hệ chặc chẽ với khái niệm thuật toán đã trình bày ở trên. Do đó phương thức tư duy này thể hiện ở những khả năng sau đây: (1) Thực hiện những thao tác theo một trình tự xác định phù hợp với thuật toán cho trước. SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 8 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng (2) Phân tích một hoạt động thành những thao tác thành phần được thực hiện theo một trình tự xác định. (3) Mô tả chính xác một quá trình tiến hành một hoạt động. (4) Khái quát hóa một hoạt động trên những đối tượng riêng lẻ thành một hoạt động trên một lớp đối tượng. (5) So sánh những thuật toán khác nhau cùng thực hiện một công việc và phát hiện thuật toán tối ưu. Thành phần đầu thể hiện khả năng thực hiện thuật toán. Bốn thành phần sau thể hiện khả năng xây dựng thực toán. Việc phát triển tư duy thuật toán có thể thực hiện cả khi trực tiếp dạy những nội dung Tin học lẫn khi dạy học những nội dung lĩnh vực khác, kể cả những nội dung truyền thống của giáo dục phổ thông. Mặt thứ nhất là rõ ràng và tường minh khi đã có chủ trương đưa tin học vào nhà trường. Mặt thứ hai – mặt phát triển tư duy thuật toán trong dạy học những nội dung ngoài tin học – dễ bị lãng quên bỏ qua. Vì vậy mục này chủ yếu hướng vào mặt thứ hai trong môn Toán để tránh điều đáng tiếc đó. Hiện nay, định nghĩa thuật toán, những tính chất và những hình thức biểu diễn thuật toán … đang được nghiên cứu để đưa vào dạy tường minh trong nhà trường phổ thông. Điều đó sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển tư duy thuật toán, chuẩn bị cho việc học tập về MTĐT và làm việc với công cụ này. Tuy nhiên, trong trường hợp khái niệm thuật toán chưa được đưa một cách tường minh vào trong chương trình, ta vẫn có thể phát triển ở học sinh tư duy thuật toán theo phương hướng rèn luyện cho họ những khả năng (1) – (5) đã liệt kê những thành tố của phương thức tư duy này. [8,tr.201-202]. Chúng ta biết rằng, các nội dung dạy học cụ thể vừa là mục đích, vừa là phương tiện để phát triển tư duy cho học sinh, trong đó có tư duy thuật toán. Từ năm phương thức thể hiện tư duy thuật toán được trình bày vắn tắt như sau: a) Thực hiện thuật toán Để tập luyện cho học sinh thực hiện những thao tác theo một trình tự xác định phù hợp với thuật toán cho trước, có thể phát biểu một số qui tắc toán học thành SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 9 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng những thuật toán dưới dạng ngôn ngữ tự nhiên hoặc sơ đồ khối hoặc ngôn ngữ phỏng trình nếu học sinh đã học những ngôn ngữ này, rồi yêu cầu họ thực hiện những quy tắc ấy thông qua đó nhấn mạnh các bước và trình tự tiến hành các bước trong mỗi quy tắc. Ví dụ thuật toán giải phương trình bậc 2: ax 2  bx  c  0  Thuật toán Bước 1: Xác định hệ số a, b, c . Bước 2: Xét hệ số a : + Nếu a  0 chuyển sang bước 7. + Nếu a  0 chuyển sang bước 3. Bước 3: Tính   b 2  4ac . + Nếu   0 chuyển sang bước 4. + Nếu   0 chuyển sang bước 5. + Nếu   0 chuyển sang bước 6. Bước 4: Kết luận phương trình vô nghiệm. Kết thúc. Bước 5: Kết luận phương trình có nghiệm kép. b x1  x2   2a Kết thúc Bước 6: Kết luận phương trình có 2 nghiệm phân biệt: b   b   x1  , x2  2a 2a Kết thúc Bước 7: Phương trình trở về phương trình bậc nhất. b) Phân tích một hoạt động Cách làm trên cũng là đồng thời tập cho học sinh biết phân tích một hoạt động thành những thao tác thành phần theo tình tự xác định.Cần rèn luyện cho học sinh hoạt động này ngay cả đối với những quy tắc thể hiện phần nào nhưng không hoàn toàn đầy đủ yêu cầu chặc chẽ của khái niệm thuật toán trong toán học. Ví dụ 1: Quy tắc trong xác định góc giữa một đường thẳng và một mặt phẳng. SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 10 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng Bước 1: Xác định hình chiếu của đường thẳng trên mặt phẳng Bước 2: Xác định góc của đường thẳng với hình chiếu của nó Quy tắc này tỏ ra rất hiệu quả, ví dụ như đối với bài toán : "Một hình chóp SABC có hai mặt bên SAB và SAC vuông góc với đáy. Đáy ABC là tam giac cân tại đỉnh A , trung tuyến AD  a . Cạnh SB tạo với đáy một góc  và tạo với mặt phẳng SAD góc  . Xác định góc  và  …"(trích Hướng dẫn ôn tập môn toán, Bộ giáo dục). Theo các bước trên thì việc xác định góc  không có gì khó khăn, còn với góc  , chắc chắn xác định được hình chiếu của SB trên ( SAD) chính là SD , do  đó góc SBD Ví dụ 2: Quy tắc xác định góc giữa hai mặt phẳng theo các bước: Bước 1: Xác định giao tuyến của hai mặt phẳng. Bước 2: Tìm hai đường thẳng thuộc hai mặt phẳng và cùng vuông góc với giao tuyến tại một điểm. Bước 3 : Xác định góc giữa hai đường thẳng này, đó là góc cần tìm.. Cần chú ý rằng, tùy theo dữ kiện của bài toán cụ thể mà bước này hoặc bước kia đã quá rõ ràng, nhưng việc luyện tập cho học sinh ý thức được xác định góc theo trình tự trên là cần thiết và sẽ đạt được kết quả. Hơn nữa cũng theo trình tự ấy, học sinh còn biết lập luận xác định góc một cách rõ ràng, ngắn gọn, góp phần khắc phục nhược điềm về cách diễn đạt vốn vẫn là một trong những khó khăn đáng kể của học sinh trong học tập môn toán. c) Mô tả tuật toán (tường minh hóa thuật toán) Để rèn luyện cho học sinh hoạt động ngôn ngữ mô tả chính xác một quá trình, cần yêu cầu học sinh phát biểu những qui tắc đã học hoặc đã biết bằng lời lẽ của mình. Giáo viên theo dõi tính chính xác, xác định của những phát biểu như vậy để tập cho học sinh hoạt động khái quát hóa một quá trình diễn ra trên những đối tượng riêng lẻ thành những hoạt động trên một lớp đối tượng, có thể hướng dẫn họ đi từ giải phương trình bậc hai cụ thể tới giải phương trình bậc hai tổng quát dạng ax 2  bx  c  0 . Cũng cần rèn luyện cho học sinh ý thức và khả năng so sánh những thuật toán SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 11 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng khác nhau ( thực hiện cùng một công việc ) và phát hiện thuật toán tối ưu, ít nhất về tiết kiệm thao tác. Đó cũng là yếu tố tư duy thuật toán trong những nét đặc trưng của sự làm việc với máy tính điện tử. [8,tr.202-204]. d) Khái quát hóa một hoạt động Để tập cho học sinh hoạt động khái quát hóa một quá trình diễn ra trên những đối tượng riêng lẻ thành những hoạt động trên một lớp đối tượng, có thể hướng dẫn các em đi từ việc giải những bài toán cụ thể sang giải những bài toán dạng tổng quát, từ việc giải phương trình bậc hai cụ thể sang giải phương trình bậc hai tổng quát dạng ax 2  bx  c  0 (a  0) ; từ việc giải bất phương trình cụ thể x 2  x  12  7  x sang giải bất phương trình tổng quát dạng f ( x)  g ( x) ; từ giải phương trình cụ thể như: 5sin 2x -12(sin x - cos x) +12 = 0 sang giải phương trình tổng quát dạng asin x cos x + b(sin x ± cos x) + c = 0; từ việc giải phương trình cụ thể như 25 x  5.15 x  6.9 x  0 sang giải phương trình đẳng cấp bậc hai tổng quát dạng: a( f (x))2+ bf (x)g(x) + c(g(x))2 = 0 ,… e) Chọn thuật toán tối ưu Để tập cho học sinh biết so sánh những thuật toán khác nhau (thực hiện cùng một công việc) và phát hiện thuật toán tối ưu, ta cần rèn luyện cho các em ý thức tiết kiệm thao tác khi xây dựng thuật toán, chẳng hạn để giải bất phương trình: 2x2  x  3 2  thì sau khi qui đồng mẫu số và rút gọn, bỏ qua việc xét dấu mẫu số; x2  1 3 hoặc giải và biện luận bất phương trình (m 2  1) x  m  0 thì không cần xét trường hợp hệ số a  0 ,… Phát hiện thuật toán tối ưu, ít nhất là về phương diện tiết kiệm thao tác đó là yếu tố của tư duy thuật toán, một trong những nét đặc trưng của sự làm việc với máy tính điện tử. Thông qua việc dạy học toán ở trường phổ thông, trong mọi trường hợp có thể, giáo viên cần phát triển cho học sinh tư duy thuật toán theo năm phương hướng như đã trình bày trên. SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 12 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng 1.2.7 Vị trí và ý nghĩa của thuật toán Trong thực tế cuộc sống khái niệm thuật toán dường như ít được đề cập và có vẻ xa lạ. Tuy nhiên, sự bắt trước hay học hỏi của con người từ thời xưa đến nay chính là thực hiện những thao tác theo một trình tự xác định phù hợp với một phương pháp tổng quát cho trước nhằm đem lại sự thành công trong công việc. Người ta đã dạy nhau nấu một món ăn ngon hay cắm một lọ hoa đẹp bằng cách chỉ cụ thể bước 1 làm gì, bước 2 phải làm như thế nào,…chính là thực hiện thuật toán, sự thành thạo có được là do làm nhiều lần theo một công thức có sẵn. Từ đó cho thấy sự cần thiết phải có thuật toán và rèn luyện việc thực hiện thuật toán trong đời sống. Trong quá trình toán học, thuật toán còn có một vị trí và ý nghĩa sâu sắc hơn, quan trọng hơn. Nhờ có thuật toán mà học sinh có thể giải được những bài toán tương tự nhau, nhìn thấy sự tổng quát và ghi nhớ phương pháp một cách toàn diện, việc truyền thụ tri thức của giáo viên trở lên có hệ thống. Học tập với thuật toán giúp người học rèn luyện cho mình những đức tính trật tự, kỷ cương, phát triển năng lực trí tuệ chung như phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, hình thành những kỹ năng, kỹ xảo, linh hoạt, nhạy bén và giải quyết triệt để mọi tình huống sảy ra trong học tập môn toán và cả đời sống. 1.3 Quy trình tựa thuật toán 1.3.1 Khái niệm về quy trình tựa thuật toán Những quy tắc thể hiện phần nào nhưng không hoàn toàn đầy đủ yêu cầu chặt chẽ của khái niệm thuật toán trong toán học gọi là quy trình tựa thuật toán. Một quy trình tựa thuật toán không phải là một thuật toán mà quy trình đó chỉ tương tự như một thuật toán, Tương tự ở chỗ nó cũng nêu lên trình tự các bước để giải quyết một vấn đề, nhưng với các bước đó thì thuật toán cho ta một kết quả duy nhất còn qui trình tựa thuật đòi hỏi tính mềm dẻo, linh hoạt trong tư duy thì vấn đề đặt ra được giải quyết. Đối với một thuật toán thì cho dù người hay máy tính thực hiện đều mang lại một kết quả duy nhất. Nhưng đối với một qui trình tựa thuật toán thì vấn đề có khác hơn, đó là máy không thực hiện được qui trình này. Trong chương trình toán ở trường phổ thông, học sinh đã được học những quy trình tựa SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 13 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng thuật toán như giải bài toán bằng cách lập phương trình, quy trình xác định vectơ tổng của hai vectơ cho trước, quy trình khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số,… Ví dụ 1: Xác định đường vuông góc chung của hai đường thẳng chéo nhau a và b cho trước như sau: Quy trình 1: Bước 1: Xác định mặt phẳng (Q ) chứa b và song song với a Bước 2: Xác định hình chiếu a ' của a trên mp (Q ) Bước 3: Xác định giao điểm N của a ' với b Bước 4: Xác định đường thẳng c qua N và c  (Q ) Quy trình gồm 4 bước trên tỏ ra khá hiệu lực giúp học sinh giải các bài toán về xác định đường vuông góc chung của hai đường thẳng chéo nhau cho trước. Tuy nhiên, khi vận dụng các quy trình tựa thuật toán đòi hỏi tính mềm dẻo, linh hoạt của tư duy thì vần đề đặt ra mới được giải quyết tốt nhất. Quy trình trên sẽ không có ý nghĩa gì khi giải bài toán "Cho hình lập phương ABCD.A ' B ' C ' D ' . Xác định đường vuông góc chung của hai đường thẳng AB và CC ' ". Bài toán này chỉ đòi hỏi học sinh hiểu được khái niệm đường vuông góc chung của hai đường thẳng chéo nhau mà không cần đến quy trình đã nêu. Thông qua luyện tập giáo viên có thể hướng dẫn học sinh những quy trình để giải một lớp các bài toán. Sau đây là một quy trình khác gồm 6 bước để xác định đường vuông góc chung của hai đường thẳng chéo nhau a và b cho trước. Quy trình 2: Bước 1: Xác định mặt phẳng ( P ) vuông góc với đường thẳng a. Bước 2: Xác định giao điểm O của a với mp ( P ). Bước 3: Xác định hình chiếu b ' của b lên mp ( P ). Bước 4: Xác định hình chiếu H của O lên b. Bước 5: Xác định N  b sao cho NH // a. Bươc 6: Xác định M  a sao cho MN // OH . Khi đó đường thẳng MN là đường vuông góc chung của a và b. SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 14 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng Nếu sau bước 3 của quy trình 2, giáo viên đặt câu hỏi: Trong trường hợp nào thì b ' // b ? Khi đó có nhận xét gì về hai đường thẳng a và b ? Thì ta có một quy trình khác gồm 3 bước để xác định đường vuông góc chung của hai đường thẳng chéo nhau và vuông góc với nhau a và b cho trước. Quy trình 3: Bước 1: Xác định mp ( P ) chứa b và vuông góc với a. Bước 2: Xác định giao điểm M của a với mp ( P ). Bước 3: Xác định hình chiếu N của M lên b. Khi đó đường thẳng MN là đường vuông góc chung của a và b. Từ quy trình trên có thể nói rằng các bước xác định đường vuông góc chung của hai đường thẳng chéo nhau a và b là khá rõ ràng. Tuy nhiên việc áp dụng vào các bài toán cụ thể vẫn xuất hiện nhiều khó khăn nên xác định mp ( P ) chứa b và song song với a hay chứa a và song song với b ? Bằng cách nào để tìm hình chiếu của b trên mp ( P ) ?...Trong những trường hợp đó cần sự giúp đỡ của giáo viên, đặc biệt là tính mềm dẻo, linh hoạt trong tư duy của người làm toán. Bài tập vận dụng: Cho hình lập phương ABCD. A ' B ' C ' D ' cạnh a . Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau d1 , d2 . Trong đó d1 , d2 là hai đường thẳng chéo nhau lần lượt chứa hai cạnh của hình lập phương. Ví dụ 2: Đối với bài toán kết hợp phương pháp dự đoán và quy nạp toán học, với quy trình thực hiện như sau: Bước 1: Dự đoán kết quả qua xét một số trường hợp cụ thể. Bước 2: Dùng phương pháp quy luật toán học để khẳng định tính đúng đắn của kết quả đã dự đoán. Bài tập vận dụng: 1) Tính tổng Sn  1  3  5  ...  (2n 1) 2) Tìm đạo hàm cấp n của hàm số y  sin x 1.3.2 Các đặc điểm của một quy trình tựa thuật toán Mỗi quy trình tựa thuật toán bao gồm một dãy hữu hạn các bước sắp xếp theo một trình tự xác định. Mỗi bước là một hoạt động nhằm một mục đích cụ thể, SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 15 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng có bước là một thao tác sơ cấp, có bước chỉ là một gợi ý định hướng suy nghĩ hoặc là hướng dẫn thực hiện thao tác được lựa chọn trong một số hữu hạn trường hợp. Thực hiện xong tất cả các bước cùng với sự mềm dẻo, linh hoạt trong tư duy thì kết quả là vấn đề đặt ra chưa được giải quyết. Ví dụ 1: Quy trình giải bất phương trình phân thức Giải bất phương trình phân thức dạng: P( x) H ( x) P( x) H ( x)  hoặc  có thể thực hiện theo các bước sau: Q ( x) G ( x) Q ( x) G( x) 1) Đưa bất phương trình về dạng: P ( x )G ( x )  Q ( x ) H ( x ) P( x)G ( x)  Q ( x) H ( x)  0 hoặc 0 Q( x)G ( x) Q ( x)G ( x) Xét dấu biểu thức ở vế trái (xét dấu tử, mẫu, kết hợp bằng một bảng xét dấu) 2) Dựa vào bảng xét dấu kết luận nghiệm của bất phương trình Ví dụ 2: Quy trình chứng minh một mệnh đề toán học có chứa tham số n ( n   ) bằng phương pháp quy nạp toán học cần hướng dẫn học sinh chứng minh hai phần: 1) Chứng minh mệnh đề đúng nới n  1 2) Giả sử mệnh đề đúng với n  k (k  1) , chứng minh mệnh đề đúng với n  k 1 . Trong dạy học toán trung học phổ thông cần rèn luyện cho học sinh biết phân tích một hoạt động thành những thao tác thành phần theo một trình tự xác định ngay cả đối với những dạng toán thuộc loại quy trình tựa thuật toán. Trong chương trình toán trung học phổ thông có nhiều loại toán có phương pháp giải nhất định, hoặc có thể nêu trình tự các bước giải. Đối với những loại toán đó giáo viên cần hướng dẫn để cho học sinh xây dựng phương pháp giải theo trình tự từng bước có tính chất thuật toán. Khi học sinh đã thành thạo phương pháp chung cần chú ý rèn luyện tính linh hoạt, sáng tạo khi vận dụng. 1.4 Kết luận chương 1 Chương đầu tiên của luận văn đề cập khái niệm thuật toán và quy trình tựa thuật toán, vị trí và ý nghĩa của thuật toán giúp cho học sinh có thể giải được những bài toán tương tự nhau, nhìn thấy sự tổng quát và ghi nhớ phương pháp một cách toàn SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 16 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng diện, việc truyền thụ tri thức của giáo viên trở lên có hệ thống. Học tập với thuật toán giúp người học rèn luyện cho mình những đức tính trật tự, kỷ cương; phát triển năng lực trí tuệ chung như phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, hình thành những kỹ năng, kỹ xảo, linh hoạt , nhạy bén và giải quyết triệt để mọi tình huống sảy ra trong học tập môn toán và cả đời sống. SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 17 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng Chương II: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA DẠY HỌC GIẢI BÀI TẬP TOÁN ================= 2.1 Bài toán là gì? Ở trường trung học phổ thông bài toán vừa là mục đích, vừa là nội dung, vừa là phương pháp hiệu nghiệm. Nó không những cung cấp kiến thức cho học sinh và cả con đường giành lấy kiến thức mà còn mang lại niềm vui sướng cho sự phát hiện. Ngoài ra nó còn giữ vai trò quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo, trong việc hình thành nhân cách của học sinh. Vì vậy, bài toán đặt ra sự cần thiết phải tìm kiếm một cách có ý thức phương tiện thích hợp để đạt tới mục đích trông thấy rõ ràng nhưng không thể đạt ngay. Đôi khi bài toán còn được nhìn nhận với một phương diện khác. Chẳng hạn, bài toán là hệ thông tin xác định bao gồm những điều kiện và những yêu cầu luôn luôn không phù hợp, mâu thuẫn với nhau, dẫn đến nhu cầu phải khắc phục bằng cách biến đổi chúng. 2.2 Mục đích, vai trò, ý nghĩa của bài tập toán trong trường phổ thông Polya cho rằng “Trong toán học, nắm vững bộ môn toán quan trọng hơn so với một kiến thức thuần túy mà ta có thể bổ sung nhờ một cuốn sách tra cứu thích hợp. Vì vậy cả trong trường trung học cũng như trong các trường chuyên nghiệp, ta không chỉ truyền thụ cho học sinh những kiến thức nhất định, mà quan trọng hơn nhiều là phải dạy cho họ đến một mức độ nào đó là phải nắm vững môn học. Vậy thế nào là muốn nắm vững môn toán? đó là biết giải toán” [25, tr.82]. 2.2.1 Mục đích Một trong những mục đích dạy toán ở trường trung học phổ thông là: Phát triển ở học sinh những phẩm chất và năng lực trí tuệ, giúp hoc sinh biến những tri thức khoa học của nhân loại được tiếp thu thành kiến thức của bản thân, thành công cụ để nhận thức và hành động đúng đắn trong các lĩnh vực hoạt động cũng như trong học tập hiện nay và sau này. Làm cho học sinh nắm được một cách chính xác, vững chắc và có hệ thống những kiến thức và kĩ năng toán học phổ thông cơ bản, hiện đại, phù hợp với thực tiễn và có năng lực vận dụng những kiến thức đó vào những tình huống cụ thể, vào đời sống, vào lao động sản xuất, vào việc học tập các SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 18 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng bộ môn khoa học khác. 2.2.2 Vai trò Toán học có vai trò lớn trong đời sống, trong khoa học và trong công nghệ thhiện đại, kiến thức toán học là công cụ để học sinh học học tốt các môn khoa học khác, giúp học sinh hoạt động có hiệu quả trong mọi lĩnh vực. Các-Mác nói “Một khoa học chỉ thực sự phát triển nếu nó có thể sử dụng được phương pháp của toán học” [5,tr.5]. Môn toán có khả năng to lớn giúp học sinh phát triển các năng lực trí tuệ như: phân tích, tồng hợp, so sánh, đặc biệt hóa, khái quát hóa,…Rèn luyện những phẩm chất, đức tính của người lao động mới như: tính cẩn thận, chính xác, tính kỉ luật, khoa học, sáng tạo… Ở trường phổ thông, dạy toán là dạy hoạt động toán học. Đối với học sinh có thể xem việc giải toán là hình thức chủ yếu của hoạt động toán học. Trong dạy học toán, mỗi bài tập toán học được sử dụng với những dụng ý khác nhau, có thể dùng để tạo tiền đề xuất phát, để gợi động cơ, để làm việc với nội dung mới, để củng cố hoặc kiểm tra,... Ở thời điểm cụ thể nào đó mỗi bài tập chứa đựng tường minh hay ẩn tàng những chức năng khác nhau (chức năng dạy học, chức năng giáo dục, chức năng phát triển, chức năng kiểm tra), những chức năng này đều hướng tới việc thực hiện các mục đích dạy học. Tuy nhiên trên thực tế các chức năng này không bộc lộ một cách riêng lẻ và tách rời nhau, khi nói đến chức năng này hay chức năng khác của một bài tập cụ thể tức là có ý nói chức năng ấy được thực hiện một cách tường minh, công khai. Bài tập toán học có vai trò quan trọng trong môn toán. Điều căn bản là bài tập có vai trò mang hoạt động của học sinh. Thông qua giải bài tập, học sinh phải thực hiện những hoạt động nhất định bao gồm cả nhận dạng và thể hiện định nghĩa, định lý, quy tắc hay phương pháp, những hoạt động toán học phức hợp, những hoạt động trí tuệ phổ biến trong toán học, những hoạt động trí tuệ chung và những hoạt động ngôn ngữ. Hoạt động của học sinh liên hệ mật thiết với mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học, vì vậy vai trò của bài tập toán học được thể hiện cả trên 3 SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 19 Lớp: SP Toán học K36
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Sáng bình diện này. Trên bình diện mục tiêu dạy học, bài tập toán học ở trường phổ thông là giá mang những hoạt động mà việc thực hiện các hoạt động đó thể hiện mức độ đạt mục tiêu. Mặt khác, những bài tập cũng thể hiện những chức năng khác nhau hướng đến việc thực hiện các mục tiêu dạy học môn toán, cụ thể là: + Hình thành, củng cố tri thức, kỹ năng, kỹ xảo ở những khâu khác nhau của quá trình dạy học, kể cả kỹ năng ứng dụng toán học vào thực tiễn. + Phát triển năng lực trí tuệ: rèn luyện những hoạt động tư duy hình thành những phẩm chất trí tuệ. + Bồi dưỡng thế giới quan duy vật biện chứng, hình thành những phẩm chất đạo đức của người lao động. 2.2.3 Ý nghĩa Ở trường trung học phổ thông giải bài tập toán là hình thức tốt nhất để củng cố, hệ thống hóa kiến thức và rèn luyện kỹ năng, là một hình thức vận dụng kiến thức đã học vào những vấn đề cụ thể, vào thực tế, vào những vấn đề mới, là hình thức tốt nhất để giáo viên kiểm tra về năng lực, về mức độ tiếp thu và khả năng vận dụng kiến thức đã học của học sinh. Trên bình diện nội dung dạy học, những bài tập toán học là giá mang hoạt động liên hệ với những nội dung nhất định, một phương tiện cài đặt nội dung để hoàn chỉnh hay bổ sung cho những tri thức nào đó đã được trình bày trong phần lý thuyết. Trên bình diện phương pháp dạy học, bài tập toán học là giá mang hoạt động để người học kiến tạo những tri thức nhất định và trên cơ sở đó thực hiện các mục tiêu dạy học khác. Khai thác tốt những bài tập như vậy sẽ góp phần tổ chức cho học sinh học tập trong hoạt động và bằng hoạt động tự giác, tích cực, chủ động và sáng tạo được thực hiện độc lập hoặc trong giao lưu. Trong thực tiễn dạy học, bài tập được sử dụng với những dụng ý khác nhau về phương pháp dạy học: Đảm bảo trình độ xuất phát, gợi động cơ, làm việc với nội dung mới, củng cố hoặc kiểm tra…Đặc biệt là về mặt kiểm tra, bài tập là phương tiện để đánh giá mức độ, kết quả dạy và học, khả năng làm việc độc lập và trình độ SVTH: Nguyễn Thị Hương 1100027 20 Lớp: SP Toán học K36

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng

172 tài liệu

838 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.