BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CHƯƠNG TRÌNH CHUYÊN SÂU THPT CHUYÊN MÔN: TIN HỌC Hà Nội, 12/2009 LỚP 10 I MỤC ĐÍCH - Thống phạm vi tồn quốc kế hoạch dạy học nội dung dạy học môn Tin học cho trường THPT chuyên - Thống phạm vi toàn quốc nội dung bồi dưỡng học sinh giỏi môn Tin học cấp THPT Mục tiêu: Về kiến thức - Mở rộng nâng cao hệ thống kiến thức chuẩn, tin học lớp 10 THPT - Trang bị kiến thức số thuật toán, giải thuật - Trang bị số kiến thức ngơn ngữ lập trình Về kĩ - Thực số thuật toán - Vận dụng dụng số thuật toán để giải số tốn - Bước đầu sử dụng ngơn ngữ lập trình để cài đặt số thuật tốn, biểu diễn liệu Về thái độ - Có tác phong suy nghĩ làm việc hợp lý, khoa học xác - Tự giác, tích cực học tập II KẾ HOẠCH DẠY HỌC Tổng số tiết: 123 tiết, có 53 tiết dành cho nội dung chuyên sâu Học kì I: 61 tiết Học kì II: 62 tiết III NỘI DUNG DẠY HỌC 3.1 Cấu trúc nội dung dạy học - Nội dung môn Tin học cho trường THPT, qui định chương trình mơn Tin học, lớp 10, ban hành kèm theo Quyết định số 16/2006/QĐ-BGDĐT ngày 05 tháng năm2006 Bộ trưởng Bộ Giáo dục Đào tạo Nội dung chuyên sâu: gồm chủ đề mở rộng chuyên sâu: + Ngơn ngữ lập trình: + Phân tích, thiết kế cài đặt giải thuật 3.2 Nội dung chuyên sâu Chun đề: NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH Dưới dùng Turbo Pascal để mô tả nội dung kiến thức, kĩ cần truyền đạt chuyên đề Ngôn ngữ lập trình, nhiên thực chọn sử dụng ngơn ngữ lập trình khác C++, Java,… để dạy học Số tiết: 20 tiết TT Nội dung Mức độ cần đạt Khái niệm chương trình sách giáo khoa, ngơn ngữ lập trình cần nhắc lại để đảm bảo tính hệ thống - Nên minh hoạ Kiến thức Ghi Kiến thức có Các thành phần sở ngơn ngữ lập trình TP • Biết khái niệm bản: Bảng chữ cái, Tên, Tên đoạn chương trình chuẩn, Tên riêng (từ khoá), Hằng Biến đơn giản Kỹ • Biết đặt tên Kiến thức • Biết thành phần chương trình TP Cấu trúc tổng quát Kĩ chương trình TP • Nhận biết thành phần chương trình khơng có chương trình Dùng chương trình TP đơn giản để minh hoạ TT Nội dung Mức độ cần đạt Ghi Kiến thức • Biết bước: soạn thảo, dịch, thực hiệu chỉnh chương trình • Biết số cơng cụ môi trường TP Dịch, thực hiệu chỉnh Kĩ chương trình • Bước đầu sử dụng chương trình dịch để phát lỗi • Bước đầu chỉnh sửa chương trình dựa vào thơng báo lỗi Chương trình dịch tính hợp lí kết thu Giới thiệu máy tính trình viết chương trình hồn chỉnh để học sinh biết thao tác TT Nội dung Mức độ cần đạt Ghi Kiến thức • Với kiểu liệu, biết phạm vi giá trị, cách khai báo, hàm chuẩn thủ tục chuẩn dùng Một số kiểu liệu chuẩn: số nguyên, số thực, logic, ký tự, xâu • Với biến có kiểu liệu trên, biết cách nhận giá Với kiểu liệu, trị (từ bàn phím dùng lệnh gán) cách viết giá trị cho học sinh làm quen hình dần từ ví dụ đơn Kĩ giản đến phức tạp • Biết chọn kiểu liệu thích hợp cho biến cần khai báo • Biết dùng số hàm chuẩn thủ tục chuẩn viết số chương trình dùng kiểu liệu TT Nội dung Mức độ cần đạt Kiến thức Ghi - Nên bắt đầu việc • Hiểu câu lệnh dùng để thể tình sử dụng thuật toán phải biện luận giải tốn có sách giáo • Biết cách viết lệnh mặt cú pháp khoa lớp 10 Kĩ - Cần xây dựng • Sử dụng lệnh để viết đoạn chương trình thực hành tổ chức có biện luận cấu trúc rẽ nhánh mơ tả thuật tốn thực phịng Tổ chức rẽ nhánh mơt số tốn đơn giản máy để học sinh đạt • Viết lệnh rẽ nhánh khuyết, rẽ nhánh đầy đủ kỹ áp dụng để thể thuật toán số theo yêu cầu - Nhấn mạnh khác toán đơn giản với kiểu mảng, kiểu ghi, trường thuộc kiểu liệu khác TT Nội dung Mức độ cần đạt Kiến thức • Hiểu nhu cầu cấu trúc lặp biểu diễn thuật tốn • Hiểu cấu trúc lặp kiểm tra điều kiện trước, cấu trúc lặp với số lần định trước • Biết cách vận dụng đắn loại cấu trúc lặp Tổ chức lặp vào tình cụ thể Kĩ • Mơ tả thuật tốn số tốn sử dụng lệnh lặp • Viết lệnh lặp kiểm tra điều kiện trước, lệnh lặp với số lần định trước • Dùng để viết chương trình giải số toán Ghi TT Nội dung Kiểu mảng Mức độ cần đạt Kiến thức • Hiểu cách dùng liệu kiểu mảng chiều hai chiều • Biết cách khai báo mảng ký hiệu phần tử mảng Kĩ • Thực khai báo mảng, truy cập, tính tốn phần tử mảng • Cài đặt thuật toán số toán với kiểu liệu mảng chiều Ghi TT Nội dung Mức độ cần đạt Kiến thức • Biết kiểu Bản ghi dùng để thể loạt đối tượng có chung số thuộc tính • Biết cách khai báo biến kiểu ghi Kiểu ghi • Biết truy cập trực tiếp trường truy cập lệnh With Do Kỹ Sử dụng loại biến ghi cách linh hoạt 10 Kiểu tập hợp Kiến thức • Biết cách khai báo liệu kiểu tập hợp với hạn chế so với tập hợp dùng Tốn học • Biết hàm chuẩn thủ tục chuẩn kiểu tập hợp Kỹ Sử dụng kiểu tập hợp thể số đối tượng số toán 10 Ghi - Xác định được kiểu dữ liệu dùng xử lí đa giác; - Cài đặt được các hàm, thủ tục tương ứng Đường khép kín đơn Kiến thức: Biết cách vẽ đường khép kín đơn qua n điểm cho trước Kĩ năng: Cài đặt được hàm tính góc Điểm nằm đa giác Kiến thức: Biết các vị trí khác cần xử lí: điểm kết thúc trùng với đỉnh đa giác, đoạn kiểm tra trùng khớp với một cạnh của đa giác Kĩ năng: - Tính diện tích của đa giác; - Cài đặt được các thủ tục chuẩn Bao lồi Thuật toán bọc gói Kiến thức: - Hiểu được định nghĩa bao lồi trường hợp tối thiểu bao lồi là một tam giác, tối đa là đa giác lồi gồm đúng n điểm; 44 - Hiểu thuật toán bọc gói Kĩ năng: Cài đặt được thuật toán bọc gói Phương pháp quét Graham Kiến thức: - Biết sử dụng thủ tục tính góc để tạo đa giác qua n điểm; - Nắm các thuật toán tìm bao lồi dựa đa giác Kĩ năng: Cài đặt được thuật toán quét Graham Tìm cặp điểm gần Kiến thức: - Hiểu tốn tìm cặp điểm gần nhất; - Hiểu thuật toán trực tiếp thuật toán chia để trị Kĩ năng: Cài đặt được thuật toán Một số minh họa 45 Chuyên đề 2: ĐỘ PHỨC TẠP CỦA BÀI TOÁN Số tiết: Mục đích: • Hiểu khái niệm độ phức tạp tính tốn tốn; • Nắm số kỹ thuật phân tích độ phức tạp tính tốn tốn; • Nắm khái niệm qui dẫn tốn; • Có kiến thức nhập mơn tốn NP-đầy đủ, NP-khó; • Nắm danh sách số toán NP-đầy đủ, NP-khó TT Nợi dung Mức đợ cần đạt Độ phức tạp toán Kiến thức: - Hiểu khái niệm tốn tính tốn; - Hiểu khái niệm độ phức tạp tính tốn tốn Kĩ năng: Phân biệt được mức độ phức tạp toán Phân tích độ phức tạp tính tốn toán Kiến thức: - Nắm ý nghĩa việc đánh giá cận 46 Chú thích trên, đánh giá cận toán; - Hiểu kĩ thuật đánh giá cận cho độ phức tạp tốn nhờ sử dụng mơ hình tính tốn định lập luận phản biện; - Hiểu khái niệm qui dẫn ứng dụng để so sánh mức độ khó tốn Kĩ năng: Phân tích được đợ phức tạp của số tốn cụ thể Nhập môn NP-đầy đủ Kiến thức: - Biết khái niệm toán dạng định; - Biết khái niệm chứng ngắn gọn dễ kiểm tra; - Hiểu định nghĩa lớp toán NP coNP, lớp tốn NP-đầy đủ NP-khó; - Biết danh mục số tốn NP-khó Kĩ năng: Nhận dạng được các bài toán NP-khó 47 Chuyên đề CÁC CẤU TRÚC DỮ LIỆU NÂNG CAO Số tiết: 10 Mục đích: • Hiểu khái niệm kiểu liệu trừu tượng cây; • Nắm ứng dụng cây; • Biết cách tổ chức liệu dạng cây; • Nắm số cấu trúc liệu thuật toán xử lý; • Nắm số ứng dụng cấu trúc liệu vào việc cài đặt hiệu số thuật tốn điển hình TT Nội dung Mức độ cần đạt Ghi Mơ hình tổ chức Kiến thức: Thơng qua ví dụ để minh họa lí liệu - Hiểu khái niệm kiểu liệu trừu tượng thuyết số khái niệm mơ hình (chiều cao, gốc, nút lá, bậc nút, bậc cây); - Biết số ứng dụng cách tổ chức liệu theo mơ hình (cây thư mục; biểu diễn không gian lời giải tốn lý thuyết trị chơi; phân tích cú pháp văn phạm biểu thức, câu lệnh chương trình; ứng 48 dụng tổ chức liệu nhớ nhớ ngồi cho tốn tìm kiếm; ) Cây nhị phân ứng dụng Kiến thức: - Hiểu khái niệm cấu trúc liệu nhị phân; - Yêu cầu HS hiểu thấu đáo khái niệm, cấu trúc liệu phép toán với chúng - Hiểu khái niệm nhị phân tìm kiếm - GV nên hướng dẫn cho HS ứng dụng nó; phân tích so sánh cách cài - Hiểu khái niệm biểu thức ứng dụng đặt khác Kĩ năng: Cài đặt thuật toán thử nghiệm chương trình với liệu khác Mã Huffman Kiến thức: - Yêu cầu HS hiểu thấu đáo nội dung toán mã hoá cách - Biết khái niệm mã hoá ứng dụng; tổ chức liệu để xây - Nắm khái niệm mã Huffman thuật toán dựng mã giải mã xây dựng - GV nên hướng dẫn cho HS Kĩ năng: phân tích so sánh cách cài Cài đặt chương trình mã hố giải mã đặt khác theo mã Huffman thử nghiệm chương trình với liệu khác 49 Cấu trúc liệu đống Kiến thức: - Yêu cầu HS hiểu thấu đáo ứng dụng - Biết cấu trúc liệu đống phép toán với khái niệm, cách tổ chức liệu việc sử dụng nhiều cấu trúc liệu đống; minh họa, mô trước - Hiểu ứng dụng cấu trúc liệu đống trình bày thuật toán cài đặt vào xây dựng thuật toán xếp vun đống (Heap chương trình Sort); - GV nên hướng dẫn cho HS - Hiểu ứng dụng cấu trúc liệu đống phân tích so sánh cách cài việc tổ chức hàng đợi có ưu tiên; đặt khác - Hiểu ứng dụng hàng đợi ưu tiên vào việc cài đặt thuật toán Prim, Dijkstra Kĩ năng: Cài đặt chương trình thực thuật tốn thử nghiệm chương trình với liệu khác 50 Chuyên đề 4: CÁC CÁCH TIẾP CẬN GIẢI BÀI TỐN NP-KHĨ Số tiết: Mục đích: • Nắm phát biểu số tốn NP-khó điển hình; • Nắm khái niệm thuật toán gần đảm bảo chất lượng lời giải; • Nắm số thuật toán gần để giải tốn NP-khó điển hình; • Nắm số thuật toán ngẫu nhiên Một số tốn NP-khó điển hình Kiến thức: Phát biểu số tốn NP-khó điển hình: • Bài tốn túi, • Bài tốn người du lịch, • Bài tốn phủ đỉnh, • Bài tốn đóng thùng, • Bài tốn phủ tập Các thuật toán gần đảm bảo chất lượng lời giải Kiến thức: - Hiểu khái niệm thuật toán gần đảm bảo chất lượng lời giải, khái niệm sơ đồ xấp xỉ thời 51 gian đa thức; - Nắm số thụât toán gần để giải tốn NP-khó giới thiệu Kĩ năng: Cài đặt được các thuật toán đã trình bày Cách tiếp cận ngẫu nhiên để giải tốn NP-khó Kiến thức: - Biết kỹ thuật phát triển thuật toán ngẫu nhiên; - Hiểu thụât toán tạo số ngẫu nhiên thuật toán sinh ngẫu nhiên cấu hình tổ hợp Kĩ năng: - Biết vận dụng để xây dựng thuật toán ngẫu nhiên giải tốn trình bày; - Cài đặt được các thuật toán đã xét 52 Chuyên đề 5: THUẬT TỐN TIẾN HÓA Số tiết: Mục đích: • Nắm chất thuật tốn tiến hố; • Nắm sơ đồ tổng qt thuật tốn; • Nắm số thuật toán tiến hoá để giải số tốn điển hình Stt Nội dung u cầu cần đạt Các khái niệm bản: Kiến thức: • Định nghĩa thuật toán tiến hóa (di - Hiểu chất thuật toán truyền) tiến hóa, nguyên lý hoạt động • Lai giống, thuật tốn; • Đột biến, • Phạm vi ứng dụng - Làm quen với khái niệm thuật toán, phương pháp tìm kiếm lời giải gần đúng; Ghi GV cần liên hệ với kiến thức sinh học tương ứng, nêu ví dụ chọn lọc tự nhiên kỹ thuật lai ghép chọn lọc định hướng (công nghệ gen) - Xác định lĩnh vực cho phép áp dụng có hiệu thuật toán tiến hóa Các khâu xử lý bản: Kiến thức: - GV liên hệ với sơ đồ • Khởi tạo trạng thái đầu quần - Nắm bước cần thực tổng quát thuật toán thể, tổ chức giải tốn theo thuật “Tìm kiếm quay lui” xác định nét tương 53 • Chọn cá thể để phát triển, • Phát triển quần thể thơng qua lai giống đột biến, • Đánh giá cá thể quần thể, • Xác lập hệ mới, • Vấn đề xác định điều kiện kết thúc xử lý toán di truyền; đồng hai loại thuật - Xác định sơ đồ tổng quát toán việc mơ tả sơ thuật tốn, đặc điểm khâu đồ chung xử lý - Cần chuẩn bị nhiều ví dụ minh họa cho khâu Kỹ năng: xử lý Xác định cấu trúc liệu cài đặt phép xử lý thuật toán ứng với toán mẫu Các lớp tốn ứng dụng thuật tốn di truyền: • Bài tốn lập lịch, • Bài tốn trị chơi, • Tính gần đúng, • Tối ưu hóa q trình xử lý truy vấn hệ QTCSDL, • Các tốn sinh học Kiến thức: Không thiết phải xét Biết cụ thể hóa khâu xử lý cách chi tiết tất nêu mục loại lớp toán nêu GV sâu vào vài tốn loại toán số Kỹ năng: liệt kê dừng lại chi tiết Triển khai thuật toán áp dụng toán cụ thể, với số toán mẫu thuộc lớp cụ thể Chương trình minh họa áp dụng Kiến thức: số toán đơn giản - Biết cách so sánh kết giải toán (các toán) phương pháp khác học trước để thấy ưu nhược điểm thuật toán di truyền; 54 GV nên chuẩn bị chương trình giải phương pháp khác để tiến hành so sánh đánh giá hiệu thuật toán - Xác định phạm vi ứng dụng thuật toán Kỹ năng: Rèn luyện kỹ thuật cài đặt: • Nắm vững sơ đồ điều khiển chung, • Biết cách triển khai khâu xử lý cho một vài toán cụ thể, 55 V GIẢI THÍCH VÀ HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN 5.1 Kế hoạch dạy học - Triển khai dạy học lớp 12 mặt đảm bảo hồn thành chương trình SGK tin học 12 THPT, mặt khác cần kế thừa, phát triển nâng cao cách hệ thống chuyên đề chuyên sâu học lớp 10, lớp 11 Do vậy, trường chủ động điều chỉnh kế hoạch dạy học cho phù hợp - Việc phân chia các chuyên đề chuyên sâu cho các lớp 10, 11, 12 chỉ mang tính tương đối GV nên có kế hoạch dạy học tổng thể cho cả 03 lớp để xây dựng kế hoạch dạy học thực tế Thực chất nội dung các chuyên đề của chương trình lớp 12 đã đề cập chương trình lớp 10 và 11 Điều này phù hợp với truyền thống bồi dưỡng học sinh giỏi của các trường, thường tập trung chính vào lớp 10 và 11 - Một khó khăn là chương trình SGK Tin học 12 và chương trình các chuyên đề chuyên sâu có sự khác biệt nhiều, việc dạy học xen kẽ hai nội dung đó của cùng một môn học đòi hỏi GV phải tổ chức dạy học hợp lí 5.2 Nội dung dạy học chuyên sâu - Các chuyên đề bao gồm chuyên đề bắt buộc (chuyên đề 1, 3) chuyên đề tự chọn (chọn hai chuyên đề 5) Việc chọn chuyên đề tự chọn giáo viên trường định, chuyên đề đề xuất mang tính định hướng, GV bổ sung chuyên đề khác phù hợp trình độ HS quỹ thời gian - Việc phân bổ thời lượng cho các chuyên đề cũng chỉ mang tính chất tương đối, GV hoàn toàn chủ động để đưa các nội dung và thời gian tương ứng thích hợp cho HS của mình 56 - Khả vận dụng lí thuyết để làm tập quan trọng, cần đặc biệt trọng Kĩ cài đặt chương trình thành thạo, giải tốn cụ thể u cầu bắt buộc, tính hồn thiện việc giải tốn máy tính địi hỏi cao Cần hình thành kĩ lựa chọn xây dựng thuật toán hiệu để giải tốn cụ thể - Ngồi ra, để có lời giải tốt cho máy tính cần cung cấp, rèn luyện kĩ tổ chức tốt liệu cho toán cụ thể kĩ đánh giá, kiểm thử chương trình 5.3 Phương pháp phương tiện dạy học Tương tự đối với chương trình lớp 10, 11 đối với chương trình lớp 12 cũng cần quan tâm tới các đặc trưng sau: - HS chuyên đối tượng có khả tự học cao, cần trình bày kiến thức theo dạng gợi mở, phát huy tính độc lập, sáng tạo, tìm lời giải hay - Tạo dựng mơi trường tốt để HS có điều kiện trao đổi học tập lẫn nhau, đánh giá, nhận xét lời giải nhau, tạo test đặc thù để kiểm định chất lượng chương trình bạn, chia xẻ đề hay, lời giải tốt mà em sưu tầm - Đối với HS chuyên tin cần đảm bảo HS/01 máy cung cấp đủ mơi trường lập trình đầy đủ đại Trên Internet, nguồn tài liệu phong phú, nhiều kì thi trực tuyến bổ ích, cần tạo dựng mơi trường đủ tốt để HS khai thác Internet cách thuận lợi 5.4 Kiểm tra, đánh giá Tính hồn thiện việc vận dụng kiến thức kĩ để giải tập yêu cầu cao Tuy nhiên không nên đánh giá kết học tập học sinh thơng qua test chương trình giải các tốn, mà 57 nhiều hình thức khác để phát khả trội khiếm khuyết HS để có giải pháp kịp thời Với chương trình lớp 11, có thể kết hợp đánh giá kết quả học tập của HS qua chương trínhGK Tin học 11 và các chuyên đề chuyên sâu Với chương trình SGK Tin học 12 và các chuyên đề chuyên có sự khác biệt, nên việc đánh giá kết hợp là khó thực hiện Vì vậy có thể thực hiện việc đánh giá độc lập, sau đó lấy tổng điểm theo một tỷ lệ đó, chẳng hạn - 58 ... để dạy học 2) Nội dung dạy học tin học chuyên định hướng cho kì thi tuyển chọn học sinh giỏi tin học địa phương quốc gia 3) Việc đánh giá kết học tập học sinh chuyên phải vào mục tiêu dạy học (kiến... hình kiểm tra: viết, vấn đáp, thực hành máy, tự kiểm tra, học sinh kiểm tra nhau, đánh giá chuyên gia, đánh giá nhờ website mạng, 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Sách giáo khoa Tin học lớp 10, 11, 12. ..LỚP 10 I MỤC ĐÍCH - Thống phạm vi toàn quốc kế hoạch dạy học nội dung dạy học môn Tin học cho trường THPT chuyên - Thống phạm vi toàn quốc nội dung bồi dưỡng học sinh giỏi môn Tin học cấp