Giáo án NLS chuyên đề Tin học 11 KHMT Bài 6: Ý tưởng và kĩ thuật chia để trị

Ngày soạn:…/…/…

Ngày dạy:…/…/…

CHUYÊN ĐỀ 2: THỰC HÀNH THIẾT KẾ THUẬT TOÁN

THEO KĨ THUẬT CHIA ĐỂ TRỊ

BÀI 6. Ý TƯỞNG VÀ KĨ THUẬT CHIA ĐỂ TRỊ

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Biết và giải thích được ý tưởng của kĩ thuật chia để trị thông qua một số bài toán đơn giản.
• Nêu được mối quan hệ giữa kĩ thuật chia để trị và đệ quy.

2. Năng lực

Năng lực chung: 

• Năng lực tự chủ: Biết lựa chọn các nguồn tài liệu học tập phù hợp.
• Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Xác định và tìm hiểu được các thông tin liên quan đến vấn đề, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề trong bài học.
• Năng lực giao tiếp và hợp tác: Thực hiện tốt nhiệm vụ trong hoạt động nhóm.

Năng lực tin học:

• Hình thành, phát triển năng lực giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin và truyền thông.

Năng lực số:

• 2.1.NC1a: Tương tác thông qua công nghệ số (HS xem video được tạo bởi công cụ AI và trả lời câu hỏi, sử dụng máy tính cá nhân hoặc thiết bị di động có kết nối Internet để làm bài tập trắc nghiệm củng cố trên môi trường số).
• 2.4.NC1a: Hợp tác thông qua công nghệ số (HS lựa chọn công cụ Padlet được xác định rõ ràng để hợp tác tổng hợp kết quả nhóm).
• 3.4.NC1a: Lập trình (HS tự thực hiện viết code và chạy chương trình Python).
• 5.1.NC1a: Giải quyết các vấn đề kĩ thuật (HS tự chẩn đoán nguyên nhân và áp dụng các giải pháp khắc phục các lỗi kỹ thuật số phát sinh khi lập trình trên Python).
• 5.3.NC1a: Sử dụng sáng tạo công nghệ số (HS sử dụng công cụ lập trình Python (PyCharm, VS Code hoặc công cụ trực tuyến) để tự tay thiết kế, viết code, chạy thử và hoàn thiện các chương trình sử dụng kĩ thuật chia để trị).
• 6.2.NC1a: Sử dụng trí tuệ nhân tạo (HS sử dụng công cụ AI hoặc sản phẩm số do GV cung cấp để tiếp nhận thông tin, trả lời câu hỏi đơn giản).
• 1.1.NC1a: Duyệt, tìm kiếm và lọc dữ liệu, thông tin và nội dung số (HS tiếp cận, khai thác được thông tin từ nguồn học liệu số dưới sự hướng dẫn của GV).

Năng lực AI:

• 11.A1.2: AI để nâng cao năng lực (HS nhận thức rõ AI giúp lập trình viên viết code cực nhanh để nâng cao hiệu suất của con người, nhưng con người (lập trình viên) vẫn phải giữ quyền kiểm soát tối cao để kiểm thử, phát hiện lỗi sai, phê duyệt và chịu trách nhiệm pháp lý cao nhất đối với chất lượng phần mềm).
• 11.B2.1: Phòng tránh rủi ro khi sử dụng AI (HS thể hiện trách nhiệm học thuật số bằng việc tự lực tư duy thuật toán, tự viết code Python và thực hiện kiểm chứng chéo kết quả, cam kết sử dụng AI có kiểm soát và không lạm dụng sao chép code đối phó).

3. Phẩm chất

• Hình thành ý thức trách nhiệm, tính cẩn thận khi làm việc nhóm, phẩm chất làm việc chăm chỉ, chuyên cần để hoàn thành một nhiệm vụ.
• Có ý thức vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học ở nhà trường vào thực tiễn.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Đối với giáo viên

• SGK, KHBD Chuyên đề học tập Tin học 11 – Định hướng Khoa học máy tính.
• Phòng thực hành máy tính đã cài đặt Python và có kết nối Internet, máy chiếu.
• Hình ảnh hoặc công cụ hỗ trợ mô phỏng trò chơi tìm viên bi giả.
• Học liệu số & Công cụ AI:
• Bộ câu hỏi trắc nghiệm trên phần mềm Quizizz/website kenhhoctap.edu.vn.
• Video AI được tạo bằng các công cụ AI để khởi động bài học.
• Công cụ Chatbot AI (ChatGPT/Gemini).

2. Đối với học sinh

• SGK Chuyên đề học tập Tin học 11 – Định hướng Khoa học máy tính.
• Vở ghi. 

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a. Mục tiêu: 

- HS làm quen với những hiện tượng, sự vật trong cuộc sống có liên quan đến ý tưởng và kĩ thuật chia để trị.

- Kích thích sự tò mò cho người học.

b. Nội dung: GV cho các nhóm HS trao đổi để nhận ra các tính chất chung nhất của các hiện tượng và đưa ra lời giải của bài toán này.

c. Sản phẩm học tập: HS dựa vào kiến thức và hiểu biết cá nhân để đưa ra câu trả lời.

d. Tổ chức thực hiện: 

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu xem video AI được thiết kế để phục vụ bài dạy và trả lời câu hỏi xuất hiện trong video đó.

- GV chiếu hình ảnh cân thăng bằng (hình 6.1) cho HS quan sát

- GV đặt vấn đề: Có 5 viên bi giống hệt nhau, biết rằng trong các viên bi này có một viên bi giả và viên bi giả này nặng hơn các viên bi còn lại. 

- GV đặt câu hỏi yêu cầu HS thảo luận: Chỉ cần một cái cân thăng bằng, em hãy tìm ra viên bi giả đó. Cần ít nhất bao nhiêu lần cân để tìm ra viên bi giả?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS xem video và suy nghĩ câu trả lời.

- HS lắng nghe, suy nghĩ và đưa ra câu trả lời.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời HS trả lời câu hỏi. 

- Các HS khác nhận xét, nêu ý kiến khác (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhận xét, đánh giá và kết luận.

[6.2.NC1a: HS sử dụng công cụ AI hoặc sản phẩm số do GV cung cấp để tiếp nhận thông tin, trả lời câu hỏi đơn giản.

2.1.NC1a: HS thực hiện các tương tác cơ bản với học liệu số (xem video, trả lời câu hỏi trên môi trường số).

1.1.NC1a: HS tiếp cận, khai thác được thông tin từ nguồn học liệu số dưới sự hướng dẫn của GV.]

- GV dẫn dắt vào nội dung bài mới: Để trả lời cho câu hỏi này, chúng ta vào bài học ngày hôm nay - Bài 6. Ý tưởng và kĩ thuật chia để trị.

2. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tìm hiểu ý tưởng của kĩ thuật chia để trị

a. Mục tiêu: Tìm hiểu lời giải bài toán – trò chơi tìm viên bi giả, từ đó dẫn đến mô hình ý tưởng của kĩ thuật chia để trị.

b. Nội dung: GV yêu cầu HS tìm hiểu Hoạt động 1 SGK trang 28, đọc thông tin mục 1, thảo luận nhóm và xây dựng kiến thức mới.

c. Sản phẩm học tập: HS nêu được ý tưởng của kĩ thuật chia để trị và trả lời được các Câu hỏi củng cố kiến thức SGK trang 30.

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

Hoạt động 2. Tìm hiểu thuật toán tìm kiếm nhị phân

a. Mục tiêu: 

- HS biết và hiểu được cách hiểu mới của thuật toán tìm kiếm nhị phân theo kĩ thuật chia để trị.

- HS biết được độ phức tạp thời gian của thuật toán tìm kiếm nhị phân và nhận biết được tính ưu việt của phương pháp chia để trị.

b. Nội dung: GV yêu cầu HS tìm hiểu Hoạt động 2, 3 SGK trang 30,31, đọc thông tin mục 2, thảo luận nhóm và xây dựng kiến thức mới.

c. Sản phẩm học tập: HS nêu được kĩ thuật chia để trị thông qua tìm kiếm nhị phân và trả lời được các Câu hỏi củng cố kiến thức SGK trang 31,32.

d. Tổ chức hoạt động:

3. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

a. Mục tiêu: HS vận dụng kiến thức, hoàn thành bài tập phần Luyện tập và các câu hỏi trắc nghiệm.

b. Nội dung: GV giao nhiệm vụ, HS thảo luận.

c. Sản phẩm học tập: HS áp dụng ý tưởng và kĩ thuật chia để trị để giải các bài toán.

d. Tổ chức thực hiện:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

4. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

a. Mục tiêu: HS vận dụng kiến thức, liên hệ với thực tế để giải quyết vấn đề.

b. Nội dung: GV tổ chức cho HS làm bài tập phần Vận dụng SGK trang 32.

c. Sản phẩm học tập: HS viết và chạy thử chương trình.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV nêu yêu cầu bài toán:

Bài 1: Phương án không đệ quy của thuật toán tìm kiếm nhị phân có phải là chia để trị không?

Bài 2: Em hãy viết chương trình cài đặt các thuật toán tìm kiếm tuần tự và nhị phân rồi tiến hành đo thời gian thực trên máy tính với hai thuật toán này. Thực hiện kiểm thử với các bộ dữ liệu n = 10, 20, 50, 100 và ghi vào bảng để so sánh thời gian chạy giữa hai thuật toán tìm kiếm này.

Bài 3: Để tính giá trị (số nguyên) gần đúng căn bậc hai của số tự nhiên n cho trước, người ta đã thiết lập hàm sau với ý tưởng gần tương tự thuật toán tìm kiếm tuần tự như sau

Hãy thiết kế lại thuật toán tìm số nguyên lớn nhất không vượt quá căn bậc hai của n bằng kĩ thuật chia để trị.

- GV nhấn mạnh: "Sự hỗ trợ của AI trong việc sinh code giúp gia tăng năng suất đáng kể, nhưng không thay thế được vai trò kiểm soát và trách nhiệm pháp lý của lập trình viên đối với sản phẩm".

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS thảo luận, viết chương trình giải bài toán.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết. 

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV đại diện của 1 nhóm lên bảng thực hiện trên máy và chạy thử chương trình.

- HS khác quan sát, nhận xét, sửa bài (nếu có). 

Kết quả:

Bài 1: Phương án không đệ quy của tìm kiếm nhị phân vẫn chính là chia để trị, nhưng sử dụng kĩ thuật không đệ quy của chia để trị.

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

- GV mời đại diện HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức.

[3.4.NC1a: HS tự thực hiện viết code và chạy chương trình Python.

5.1.NC1a: HS tự chẩn đoán nguyên nhân và áp dụng các giải pháp khắc phục các lỗi kỹ thuật số phát sinh khi lập trình trên Python.

6.2.NC1a: HS sử dụng công cụ AI hỗ trợ tìm, phân tích và gỡ lỗi.

11.B2.1: HS tự tư duy thuật toán và viết code; không copy code từ Chatbot AI để đối phó, tránh vi phạm nội quy nhà trường.

11.A1.2: HS phân tích trường hợp thực tế của việc sử dụng AI lập trình tự động để nâng cao hiệu suất của con người, nhưng con người (lập trình viên) vẫn phải giữ quyền kiểm soát tối cao để kiểm thử, phát hiện lỗi sai, phê duyệt và chịu trách nhiệm pháp lý cao nhất đối với chất lượng chương trình.]

* HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ:

• Ôn lại kiến thức đã học.
• Hoàn thành bài tập phần Vận dụng.
• Đọc và tìm hiểu trước Bài 7: Thiết kế thuật toán theo kĩ thuật chia để trị.