Sáng kiến Phát triển kỹ năng lập trình Python cho học sinh qua bài toán thực tế

 dần: Bắt đầu từ các bài tập cơ bản (tính toán, xử lý chuỗi, danh sách, vòng lặp) ð Tiến tới các bài tập nâng cao như xử lý dữ liệu, thuật toán tìm kiếm và sắp xếp.
Áp dụng kiểm tra đánh giá theo dự án thực tế: Học sinh thực hiện dự án nhỏ như viết ứng dụng quản lý chi tiêu cá nhân, chatbot hỗ trợ học tập. Đánh giá không chỉ dựa trên kết quả cuối cùng mà còn qua quá trình triển khai, tối ưu hóa mã nguồn.
Tổ chức kiểm tra theo hình thức đa dạng: Kiểm tra trắc nghiệm lý thuyết về kiến thức Python; Kiểm tra thực hành yêu cầu học sinh viết mã nguồn để giải quyết bài toán; Học sinh trình bày và bảo vệ sản phẩm lập trình trước lớp.
Tăng cường đánh giá đồng đẳng: Học sinh kiểm tra, nhận xét bài làm của bạn cùng lớp; Học sinh rút kinh nghiệm và cải tiến mã nguồn dựa trên phản hồi từ bạn học.
Việc tăng cường thực hành và kiểm tra đánh giá liên tục giúp học sinh không chỉ nắm vững kiến thức lập trình mà còn rèn luyện tư duy phản biện, khả năng làm việc nhóm và kỹ năng giải quyết vấn đề thực tế.
Khuyến khích học sinh tham gia các cuộc thi lập trình:
Việc tham gia các cuộc thi lập trình giúp học sinh nâng cao kỹ năng lập trình, phát triển tư duy thuật toán và rèn luyện khả năng giải quyết vấn đề thực tế. Cách triển khai cụ thể:
Tổ chức các cuộc thi lập trình nội bộ trong trường: Xây dựng các cuộc thi nhỏ hàng tháng với các bài toán từ cơ bản đến nâng cao; Hướng dẫn học sinh tham
gia các thử thách coding trên các nền tảng như Codeforces, LeetCode, CodeSignal.
Hướng dẫn học sinh tham gia các cuộc thi lập trình cấp tỉnh, quốc gia: Khuyến khích tham gia các cuộc thi như Tin học trẻ, Học sinh giỏi Tin học; Cung cấp tài liệu ôn tập, hướng dẫn chiến lược giải bài toán.
Tạo môi trường học tập cạnh tranh lành mạnh:
+ Thành lập câu lạc bộ lập trình tại trường để học sinh có cơ hội giao lưu, học hỏi.
+ Mời cựu học sinh hoặc chuyên gia về hướng dẫn kinh nghiệm học tập, tham gia thi đấu lập trình.
Tham gia các cuộc thi lập trình không chỉ giúp học sinh rèn luyện kỹ năng lập trình mà còn mang lại cơ hội học bổng, cơ hội nghề nghiệp trong lĩnh vực công nghệ thông tin.
Sơ đồ triển khai giải pháp
Giới thiệu sơ đồ
Sơ đồ dưới đây thể hiện các bước triển khai phương pháp giảng dạy lập trình Python thông qua bài toán thực tế. Mô hình này giúp giáo viên tổ chức bài giảng hiệu quả hơn, đồng thời giúp học sinh dễ dàng tiếp cận và áp dụng lập trình vào thực tiễn.
Các bước chính trong sơ đồ
Bước 1: Xác định bài toán thực tế
+ Chọn bài toán phù hợp với học sinh và chương trình học.
+ Ví dụ: Phân tích dữ liệu thời tiết, xây dựng chatbot, tối ưu hóa chi phí.
Bước 2: Phân tích bài toán và xây dựng thuật toán
+ Xác định đầu vào, đầu ra và các bước giải quyết bài toán.
+ Viết giả lập thuật toán trước khi lập trình.
Bước 3: Viết mã nguồn và kiểm thử
+ Học sinh viết chương trình Python dựa trên thuật toán.
+ Kiểm tra lỗi, chạy thử và tối ưu hóa mã nguồn.
Bước 4: Ứng dụng công nghệ hỗ trợ
+ Sử dụng AI (ChatGPT, Copilot) để hỗ trợ kiểm tra mã nguồn.
+ Quản lý mã trên GitHub, sử dụng Google Colab để chạy chương trình.
Bước 5: Làm việc nhóm và hoàn thiện sản phẩm
+ Học sinh cộng tác qua GitHub, Google Drive, Trello.
+ Cải thiện sản phẩm dựa trên phản hồi của bạn bè và giáo viên.
Bước 6: Đánh giá, cải tiến và tổng kết
+ Học sinh trình bày dự án, nhận phản hồi.
+ Tổng kết, điều chỉnh phương pháp giảng dạy để cải thiện.
Hình thức thể hiện sơ đồ
Sơ đồ có thể được thể hiện dưới nhiều dạng khác nhau để phù hợp với cách tiếp cận của giáo viên và học sinh:
Sơ đồ quy trình (Flowchart) thể hiện từng bước một cách trực quan.
Bước 1
Bước 2
Bước 3
Bước 4
Bước 5
Bước 6
Đánh giá, cải tiến và tổng kết
Làm việc nhóm và hoàn thiện sản phẩm
Ứng dụng công nghệ hỗ trợ
Viết mã nguồn và kiểm thử
Phân tích bài toán và xây dựng thuật toán
Xác định bài toán thực tế
Sơ đồ vòng lặp (Cycle Diagram) nhấn mạnh quá trình học tập liên tục và cải tiến không ngừng.
Đánh giá, cải tiến và tổng kết
Làm việc nhóm
Ứng dụng công nghệ AI
Xác định bài toán
Phân tích, xây dụng thuật toán
Viết mã nguồn và kiểm thử
Kết quả
Sau khi áp dụng các giải pháp trên, việc giảng dạy lập trình Python qua bài toán thực tế đã mang lại những kết quả đáng khích lệ:
Tăng hứng thú học tập của học sinh:
Việc áp dụng các bài toán thực tế giúp học sinh thấy được ứng dụng rõ ràng của lập trình Python trong nhiều lĩnh vực khác nhau như Toán học, Khoa học tự nhiên, và đời sống hàng ngày. Điều này đã làm tăng động lực học tập của các em. Bên cạnh đó, số lượng học sinh yêu thích lập trình và tham gia vào các dự án thực tế cũng gia tăng đáng kể.
So với phương pháp giảng dạy truyền thống, học sinh tỏ ra chủ động hơn trong việc khám phá và thực hành lập trình. Các bài toán liên quan đến đời sống, sinh học và hóa học nhận được sự quan tâm cao hơn so với các bài toán thuần lý thuyết.
Bảng 4.1 Bảng khảo sát mức độ hứng thú của học sinh với lập trình
Python
Câu hỏi khảo sát
Rất thích

Thích
Bình thường
Không thích
Rất không thích
Bạn có thích học lập trình Python không?
14
(40%)
16
(45%)
3 (10%)
1 (3%)
1 (2%)
Bạn có thấy lập trình Python hữu ích trong thực tế không?
17
(50%)
12
(35%)
3 (10%)
1 (3%)
1 (2%)
Bạn có muốn tiếp tục học chuyên sâu về lập trình không?
12
(35%)
14
(40%)

5 (15%)

2 (7%)

1 (3%)
Bạn có thấy phương pháp học qua bài toán thực tế giúp bạn dễ hiểu hơn không?
19
(55%)
11
(30%)

3 (10%)

1 (3%)

1(2%)
Kết quả khảo sát cho thấy 85% học sinh cảm thấy hứng thú hơn với môn lập trình sau khi được học qua các bài toán thực tế. Đặc biệt, các bài toán như tìm chuỗi con trong DNA (60% rất thích) giúp học sinh thấy được ứng dụng của Python trong xử lý dữ liệu sinh học, trong khi quản lý chi tiêu cá nhân (55% rất thích) giúp học sinh hiểu cách xây dựng các ứng dụng hỗ trợ tài chính cá nhân. Đây là những chủ đề hấp dẫn nhất vì chúng gắn liền với thực tế và có tính ứng dụng cao
Để làm rõ hơn mức độ hứng thú của học sinh đối với từng bài toán cụ thể, bảng sau đây thể hiện mức độ yêu thích với các bài toán thực tế trong lập trình Python:
Bảng 4.2. Mức độ yêu thích của học sinh với các bài toán thực tế trong lập trình Python
Loại bài toán thực tế
Rất thích (%)
Thích (%)
Bình thường (%)
Không thích (%)
Tìm nghiệm của phương trình bậc 2 (Toán học)
45%
30%
20%
5%
Quản lý chi tiêu cá nhân (Ứng dụng đời sống)
55%
30%
10%
5%
Tìm	chuỗi	con	trong	DNA (Sinh học)
60%
25%
10%
5%
Tính khối lượng mol của hợp chất (Hóa học)
50%
30%
15%
5%
Bài toán "Tìm chuỗi con trong DNA" (60% rất thích) và "Quản lý chi tiêu cá nhân" (55% rất thích) là hai chủ đề thu hút học sinh nhất. Điều này cho thấy học sinh thích những bài toán có liên hệ trực tiếp với thực tiễn và khoa học.
Bài toán "Tìm nghiệm phương trình bậc 2" (45% rất thích) giúp học sinh nâng cao kỹ năng phân tích toán học và vận dụng thuật toán giải phương trình, đặc biệt hấp dẫn với những học sinh có tư duy logic tốt.
Bài toán "Tính khối lượng mol của hợp chất" (50% rất thích) giúp học sinh ứng dụng lập trình trong tính toán khoa học, đặc biệt là Hóa học, từ đó cải thiện kỹ năng xử lý dữ liệu số và thao tác với công thức hóa học.
Các bài toán gắn liền với khoa học và đời sống không chỉ giúp học sinh có động lực học tập cao hơn, mà còn tạo nền tảng kỹ năng lập trình vững chắc khi các em thấy được cách Python giải quyết vấn đề thực tế. Kết quả này khẳng định rằng việc lựa chọn bài toán phù hợp với sở thích và nhu cầu thực tế của học sinh không chỉ nâng cao hiệu quả giảng dạy mà còn giúp các em phát triển tư duy logic, khả năng giải quyết vấn đề và sáng tạo công nghệ.
Cải thiện kỹ năng lập trình và tư duy thuật toán:
Phương pháp giảng dạy lập trình Python thông qua bài toán thực tế giúp học sinh cải thiện không chỉ kỹ năng lập trình mà còn cả tư duy thuật toán. Mục tiêu nghiên cứu nhằm phát triển kỹ năng lập trình và tư duy giải quyết vấn đề của
học sinh, đồng thời giúp các em áp dụng kiến thức vào thực tiễn. Kết quả khảo sát và thực nghiệm cho thấy phương pháp này thực sự nâng cao khả năng viết mã, phân tích bài toán và giải quyết vấn đề một cách hiệu quả hơn.
Kỹ năng lập trình của học sinh đã được cải thiện rõ rệt thông qua việc thực hành các bài toán thực tế. Học sinh hiểu rõ hơn cách áp dụng lập trình vào thực tế, chẳng hạn như sử dụng Python để giải quyết các bài toán mô phỏng trong khoa học, tính toán chi phí tài chính, hoặc xử lý dữ liệu lớn. Hơn nữa, việc tiếp cận các bài toán thực tế giúp học sinh nâng cao kỹ năng phân tích bài toán, tư duy thuật toán, và xây dựng giải pháp hiệu quả.
Bảng 4.3. Bảng khảo sát mức độ tự tin của học sinh trong kiểm tra
lập trình
Câu hỏi khảo sát
Rất tự tin
Tự tin
Bình thường
Ít tự tin
Không tự tin
Bạn có cảm thấy tự tin khi làm bài kiểm tra lập trình không?
14
(40%)
13
(37%)

6 (17%)

2 (6%)

0 (0%)
Bạn có nghĩ rằng kiến thức lập trình học được giúp bạn làm bài tốt hơn?
15
(43%)
14
(40%)

5 (14%)

1 (3%)

0 (0%)
Bạn có cảm thấy chuẩn bị tốt hơn cho bài kiểm tra sau khi thực hành nhiều?
16
(46%)
12
(34%)

5 (14%)

2 (6%)

0 (0%)
Bạn có muốn tiếp tục rèn luyện để cải thiện kỹ năng kiểm tra lập trình?
17
(49%)
11
(31%)

6 (17%)

1 (3%)

(0%)
Kết quả khảo sát cho thấy, 46% học sinh cảm thấy tự tin hơn trong việc làm bài kiểm tra lập trình sau khi thực hành với các bài toán thực tế. Điều này cho thấy phương pháp giảng dạy này không chỉ giúp học sinh hiểu bài mà còn giúp các em phát triển khả năng tư duy thuật toán và tự tin áp dụng kiến thức lập trình vào giải quyết các bài toán thực tế.
Việc cải thiện kỹ năng lập trình và tư duy thuật toán không chỉ giúp học sinh thành thạo hơn trong việc viết mã mà còn chuẩn bị cho các em những kỹ năng giải quyết vấn đề thực tế, tư duy phản biện và sáng tạo trong công việc, tất cả đều là những yếu tố quan trọng trong ngành công nghệ hiện đại.
Nhìn chung, việc áp dụng phương pháp giảng dạy lập trình thông qua bài toán thực tế đã giúp học sinh nâng cao khả năng viết mã, phát triển tư duy thuật
toán và giải quyết vấn đề. Phương pháp này đã giúp học sinh tự tin hơn trong các bài kiểm tra lập trình và chuẩn bị cho các công việc trong lĩnh vực công nghệ.
Phát triển kỹ năng làm việc nhóm:
Học sinh làm việc theo nhóm hiệu quả hơn, biết cách chia công việc và hợp tác trong dự án lập trình.
Sử dụng thành thạo các công cụ hỗ trợ làm việc nhóm như GitHub, Trello.
90% học sinh đánh giá việc làm việc nhóm trong lập trình giúp nâng cao kỹ năng giao tiếp và tư duy logic.
Bảng 4.4. Bảng khảo sát mức độ hiệu quả của làm việc nhóm trong lập trình
Câu hỏi khảo sát
Rất thích

Thích
Bình thường
Không thích
Rất không thích
Bạn có cảm thấy làm việc nhóm giúp cải thiện kỹ năng lập trình không?
16
(46%)
15
(43%)

3 (9%)

1 (3%)

0 (0%)
Làm việc nhóm có giúp bạn học hỏi được nhiều kiến thức hơn không?
18
(51%)
13
(37%)

3 (9%)

1 (3%)

0 (0%)
Bạn có thấy làm việc nhóm giúp tăng khả năng giao tiếp và hợp tác không?
17
(49%)
14
(40%)

3 (9%)

1 (3%)

0 (0%)
Bạn có muốn tiếp tục học lập trình theo mô hình làm việc nhóm không?
15
(43%)
15
(43%)
4
(11%)

1 (3%)

0 (0%)
Tăng cường năng lực tự học và nghiên cứu:
Học sinh có khả năng tìm kiếm, phân tích tài liệu và tự học lập trình qua các nền tảng trực tuyến.
Nhiều em chủ động tham gia các cuộc thi lập trình và đạt kết quả tốt.
Kết quả khảo sát cho thấy phần lớn học sinh tự tin hơn trong khả năng tự học lập trình.
Bảng 4.5. Bảng khảo sát mức độ tự học lập trình Python của học sinh
Câu hỏi khảo sát
Rất tốt
Tốt
Bình thường
Chưa tốt
Kém
Bạn có thể tự học lập trình Python mà không cần sự hướng dẫn thường xuyên?
12
(34%)
15
(43%)
5
(14%)

2 (6%)

1 (3%)
Bạn có thường xuyên sử dụng tài nguyên trực tuyến để học lập trình?
14
(40%)
13
(37%)
5
(14%)

2 (6%)

1 (3%)
Bạn có tự tin giải quyết các bài toán lập trình mà không cần trợ giúp?
10
(29%)
16
(46%)
6
(17%)

2 (6%)

1 (3%)
Bạn có kế hoạch tiếp tục nghiên cứu và phát triển kỹ năng lập trình?
15
(43%)
14
(40%)
4
(11%)

1 (3%)

(3%)
Nâng cao kết quả kiểm tra, đánh giá:
Điểm số trung bình môn Tin học tăng lên, đặc biệt ở phần lập trình.
Học sinh thể hiện tốt hơn trong các bài kiểm tra thực hành và dự án cuối
kỳ.
Bài kiểm tra cuối kỳ cho thấy số lượng học sinh đạt điểm 8 trở lên tăng
30% so với kỳ trước.
Bảng 4.6. Bảng minh chứng kết quả kiểm tra cuối kỳ
Mức điểm
Số học sinh
Tỉ lệ (%)
Dưới 5
0
0.0%
5 - 6.9
2
5.7%
7 - 7.9
7
20.0%
8 trở lên
26
74.3%

Kết quả kiểm tra cuối kì của học sinh
30
25
20
15
10
5
0
Dưới 5
5-6.9
7-7.9
Trên 8
Mức điểm
Những kết quả trên cho thấy phương pháp giảng dạy lập trình Python thông qua bài toán thực tế không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn phát triển các kỹ năng quan trọng, tạo tiền đề cho các em theo đuổi các ngành nghề liên quan đến công nghệ trong tương lai.
III. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
Kết luận
Việc giảng dạy lập trình Python thông qua bài toán thực tế đã mang lại hiệu quả rõ rệt, giúp học sinh phát triển tư duy lập trình, kỹ năng giải quyết vấn đề và ứng dụng thực tiễn.
Học sinh có động lực học tập hơn, kỹ năng làm việc nhóm và tự học cũng được cải thiện đáng kể.
Kết quả kiểm tra và phản hồi từ học sinh cho thấy phương pháp này giúp nâng cao chất lượng dạy và học, giúp học sinh tiếp cận công nghệ lập trình hiện đại một cách hiệu quả.
Mô hình học tập này có thể được mở rộng và áp dụng vào nhiều môn học khác có tính ứng dụng cao.
Kiến nghị
Cần tiếp tục duy trì và mở rộng phương pháp này trong giảng dạy.
Trang bị thêm tài nguyên học tập như tài liệu thực hành, phần mềm hỗ trợ lập trình, máy tính cấu hình phù hợp để thực hành hiệu quả hơn.
Tổ chức các buổi hội thảo, tập huấn cho giáo viên về phương pháp giảng dạy lập trình theo hướng tiếp cận bài toán thực tế.
Tăng cường tổ chức các cuộc thi lập trình để học sinh có cơ hội cọ xát và nâng cao kỹ năng.
Xây dựng hệ thống học liệu số, diễn đàn trực tuyến để học sinh có thể trao đổi, thảo luận và hỗ trợ nhau trong quá trình học tập.
Kết nối với các Thầy, Cô, chuyên gia trong lĩnh vực lập trình để học sinh có thể học hỏi thêm kiến thức thực tế và định hướng nghề nghiệp sớm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018). Chương trình Giáo dục phổ thông môn Tin học.
Python Software Foundation. (n.d.). Python Documentation. Retrieved from https://docs.python.org/3/
Lê Minh Hoàng (2020). Lập trình Python cơ bản và nâng cao. Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
Nguyễn Thanh Tùng (2019). Giảng dạy lập trình hiệu quả. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.
MIT OpenCourseWare. Introduction to Computer Science and Programming in Python. Retrieved from https://ocw.mit.edu/
Kaggle. Python for Data Science. Retrieved from https://www.kaggle.com/
GeeksforGeeks.	Python	Programming	Language.	Retrieved	from https://www.geeksforgeeks.org/python-programming-language/
Google Colab. An Introduction to Google Colaboratory. Retrieved from https://colab.research.google.com/
W3Schools.	Python	Tutorial.	Retrieved	from https://www.w3schools.com/python/
Real Python. Python Tutorials. Retrieved from https://realpython.com
Online-Python.	Learn	Python	Programming	Online.	Retrieved	from https://www.online-python.com/.