Giáo án NLS chuyên đề Tin học 11 KHMT Bài 9: Sắp xếp trộn

Ngày soạn:…/…/…

Ngày dạy:…/…/…

BÀI 9. SẮP XẾP TRỘN

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Biết và trình bày được cách thiết kế thuật toán sắp xếp trộn bằng kĩ thuật chia để trị.

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 cài đặt thuật toán sắp xếp trộn).
• 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, sơ đồ minh họa cho các bước thực hiện trên một mẫu dữ liệu đơn giản hoặc có thể sử dụng các phần mềm mô phỏng thuật toán để minh họa.
• 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 

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

2. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC 

Hoạt động 1. Tìm hiểu ý tưởng thuật toán sắp xếp trộn

a. Mục tiêu: HS hiểu được ý tưởng chính, gốc của sắp xếp trộn.

b. Nội dung: GV yêu cầu HS tìm hiểu Hoạt động 1 SGK trang 40, đọc thông tin mục 1, thảo luận nhóm và xây dựng kiến thức mới.

c. Sản phẩm học tập: HS nêu được ý tưởng thuật toán sắp xếp trộn và trả lời được các Câu hỏi củng cố kiến thức SGK trang 41.

d. Tổ chức hoạt động:

Hoạt động 2. Tìm hiểu mô tả thuật toán sắp xếp trộn

a. Mục tiêu: HS hiểu rõ các bước chính của sắp xếp trộn.

b. Nội dung: GV yêu cầu HS tìm hiểu Hoạt động 2 SGK trang 41, đọc thông tin mục 2, thảo luận nhóm và xây dựng kiến thức mới.

c. Sản phẩm học tập: HS mô tả được thuật toán sắp xếp trộn và trả lời được các Câu hỏi củng cố kiến thức SGK trang 43.

d. Tổ chức hoạt động:

Hoạt động 3. Tìm hiểu đánh giá thuật toán sắp xếp trộn

a. Mục tiêu: HS biết được tính ưu việt của sắp xếp trộn.

b. Nội dung: GV yêu cầu HS tìm hiểu Hoạt động 3 SGK trang 43, đọc thông tin mục 3, thảo luận nhóm và xây dựng kiến thức mới.

c. Sản phẩm học tập: HS đánh giá được độ phức tạp thời gian của sắp xếp trộn và trả lời được các Câu hỏi củng cố kiến thức SGK trang 45.

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 kiến thức về sắp xếp trộn 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 trang44.

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: Viết chương trình hoàn chỉnh nhập dãy số bất kì từ tệp văn bản, sau đó tiến hành sắp xếp dãy số này theo hai cách khác nhau, cách 1 là một trong các thuật toán sắp xếp đã biết, cách 2 là sắp xếp trộn. Đo thời gian chạy thực sự của hai cách trên, so sánh và kết luận về ưu điểm của sắp xếp trộn.

Bài 2: Viết lại thuật toán sắp xếp trộn theo cách thực hiện trực tiếp trên dãy số A cho trước, cụ thể như sau.

- Thủ tục trộn sẽ có dạng sau: merge(A,left,mid,right). Thủ tục này sẽ trộn hai phân đoạn của dãy A là A[left], ...., A[mid] và A[mid + 1]..... A[right]. Hai phân đoạn này phải được sắp xếp đúng trước đó.

- Thuật toán chính có dạng mergeSoft(A, left, right) như sau:

- Lệnh gọi hàm đệ quy là:

mergeSort(A, 0, len(A) – 1)

- 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: Chương trình sau sẽ so sánh sắp xếp chèn với sắp xếp trộn.

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

- 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 nhận thức rõ: 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 10: Thực hành giải toán bằng kĩ thuật chia để trị.