Sáng kiến kinh nghiệm Hướng dẫn lập trình Scratch để phát triển tư logic trình và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Lớp 4

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
“Hướng dẫn lập trình Scratch để phát triển tư logic trình và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh lớp 4”.
Tóm tắt nội dung sáng kiến:
a.Thực trạng
Trong thời đại công nghệ 4.0, kỹ năng lập trình không chỉ dành riêng cho những chuyên gia công nghệ mà còn là kỹ năng thiết yếu giúp phát triển tư duy logic, khả năng giải quyết vấn đề và sáng tạo. Việc dạy lập trình cho học sinh tiểu học đã và đang trở thành xu hướng giáo dục hiện đại ở nhiều nước trên thế giới. Trong đó, Scratch – một ngôn ngữ lập trình trực quan do Sractch phát triển – là công cụ lý tưởng dành cho học sinh ở lứa tuổi nhỏ, giúp các em làm quen với tư duy lập trình một cách dễ hiểu và sinh động.
Tuy nhiên, việc ứng dụng Scratch trong dạy học tại bậc tiểu học còn gặp nhiều khó khăn như: giáo viên thiếu kinh nghiệm giảng dạy lập trình, học sinh còn hạn chế về kỹ năng sử dụng máy tính, thiếu tài liệu hướng dẫn phù hợp với lứa tuổi,... Do đó, sáng kiến này nhằm chia sẻ kinh nghiệm triển khai dạy lập trình bằng Scratch một cách hiệu quả trong trường tiểu học.
Thuận lợi:
	- Giáo viên:
+ Tin học luôn được sự quan tâm của các cấp lãnh đạo và đồng nghiệp. Bản thân mỗi giáo viên luôn có ý thức tự rèn luyện và học hỏi đồng nghiệp để nâng cao trình độ chuyên môn.
+ Có ý thức bồi dưỡng thường là những giáo viên có năng lực giảng dạy tốt, có uy tín trong học sinh, nhân dân và đồng nghiệp, có kinh nghiệm trong bồi dưỡng học sinh năng khiếu môn Tin học.
	- Học sinh:
+ Công tác bồi dưỡng học sinh năng khiếu hiện nay đã được phòng giáo dục, nhà trường quan tâm chỉ đạo sát sao đặc biệt là đã có những phần thưởng có tính khích lệ để động viên giáo viên và học sinh cụ thể.
	Khuyến khích, động viên những giáo viên bồi dưỡng có học sinh đạt giải cao trong các kì thi cấp tỉnh.
	Hàng năm đã tổ chức trao thưởng cho các em học sinh đạt giải trong các kỳ thi học sinh giỏi, học sinh năng khiếu và các giáo viên bồi dưỡng có thành tích xuất sắc.
 	 + Các em rất yêu thích môn học không chỉ vì nó khá mới mẻ mà còn vì nó đã đem lại cho các em chiếc cầu nối với thời đại.
+ Đời sống kinh tế của nhân dân được nâng cao, dân trí được phát triển vì vậy nhận thức của phụ huynh học sinh về công tác bồi dưỡng học sinh năng khiếu được quan tâm. Vì vậy việc cho con em tham gia các lớp bồi dưỡng được các phụ huynh hết sức ủng hộ và tạo mọi điều kiện vật chất, tinh thần để con em mình tham gia.
	- Thuận lợi khác:
	+ Trường đã có một phòng máy vi tính. Tất cả các máy tính trong phòng máy được kết nối với nhau bằng mạng nội bộ.
 + Trong các máy cài đặt, có 1 máy giáo viên, 20 máy học sinh. Các máy tính đều được cài đầy đủ phần mềm Scratch và hoạt động tốt và có một phần mềm quản lí phòng máy.
 	+ Bên cạnh đó là sự quan tâm của lãnh đạo nhà trường nên phòng máy vi tính thường xuyên được bảo dưỡng và sửa chữa nhằm đảm bảo số lượng và chất lượng máy phục vụ kịp thời đảm bảo cho công tác bồi dưỡng đạt hiệu quả như: phòng học, đồ dùng dạy học ... 
	- Scratch là ngôn ngữ lập trình dành cho trẻ em vì vậy trở nó thành một phương pháp giúp trẻ em cũng có thể học lập trình một cách hiệu quả. Ngôn ngữ lập trình Scratch phát triển theo hướng tương tác trực quan, đồ họa sống động, sản phẩm liền tay mà vẫn đảm bảo tính khoa học, tính liên thông tri thức sau này. Khi sử dụng Scratch, thay vì phải viết những dòng lệnh logic dễ gặp lỗi thì ở đây bạn chỉ cần nắm và kéo các khối lệnh đầy màu sắc có sẵn để lắp ghép thành một kịch bản điều khiển các đối tượng trên sân khấu biểu diễn. Với đặc điểm dễ học, dễ sử dụng và hiệu quả như vậy, Scratch được xem như là một ngôn ngữ nền tảng trước khi học các ngôn ngữ khác.
 * Khó khăn :
	- Học sinh:
	+ Đối với học sinh, đây là một chủ đề mới mẻ về kiến thức, phương pháp học cũng khác so với môn học hay với các chủ đề khác trong môn Tin học. Đòi hỏi các em phải có điều kiện để rèn luyện kỹ năng nhiều, có những kiến thức thuật toán, những kĩ năng sử dụng câu lệnh tuy nhiên với các em là học sinh nông thôn, miền núi việc được tiếp xúc với máy vi tính là hết sức khó khăn. Đa số học sinh không có máy ở nhà để luyện tập nên các thao tác của học sinh chưa được thành thạo.
+ Do kiến thức cơ bản của môn Tin học có liên quan nhiều đến môn Toán nên những học sinh học yếu Toán cũng đồng nghĩa với tư duy viết chương trình Tin học còn hạn chế. Dẫn đến, việc áp dụng kiến thức Tin học để làm bài tập thực hành gặp rất nhiều khó khăn, chỉ trông chờ vào giáo viên giải bài.
Tuy vậy, khó khăn nào cũng có hướng giải quyết, tôi xin đưa ra một số biện pháp giải quyết trong phần nội dung.
Bước 1. Bồi dưỡng nâng cao chuyên môn của giáo viên.
 - Để có được hiệu quả trong công tác bồi dưỡng học sinh trong lập trình, người giáo viên cần phải đạt được những yêu cầu sau: Có kiến thức vững vàng, hiểu biết về lập trình, 
- Sau đây tôi xin đưa ra một số kinh nghiệm để bồi dưỡng nâng cao chuyên môn cho giáo viên như sau: 
- Hàng năm giáo viên cần đi sâu nghiên cứu từng mảng kiến thức của lập trình. Cứ như thế sau một thời gian giáo viên sẽ hệ thống được kiến thức và nâng cao năng lực chuyên môn của mình.
- Đề cao việc tự học, tự bồi dưỡng của bản thân.
- Sắp xếp thời gian, tìm kiếm tài liệu để nghiên cứu tài liệu tham khảo.
- Tổ chức giao lưu chuyên môn với các trường để trao đổi chuyên môn.
- Tích cực tham dự các lớp học tập nâng cao chuyên môn nghiệp vụ, trình độ kiến thức.
Thực hiện tốt công tác này là điều kiện quan trọng góp phần nâng cao chất lượng dạy học trong trường, là chỗ dựa vững chắc cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi.
- Đối với ngôn ngữ lập trình Scratch do bộ môn Tin học ở Tiểu học hiện tại không có trong sách giáo khoa vì vậy giáo viên cần tích cực tìm kiếm tài liệu trên mạng hoặc mua các bộ sách ngoài để tìm hiểu nâng cao kiến thức là hết sức cần thiết.
 	Ví dụ các bộ sách như: Sách “Lập trình với Scratch 3.0” do nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, “Tự học lập trình Scratch” của thầy Bùi Việt Hà 
Bước 2. Tạo sự hứng cho học sinh trong chủ để lập trình của bộ môn Tin học
	- Để tạo hứng thú bộ môn, mỗi ngày tôi luôn chuẩn bị kỹ lưỡng bài giảng trước khi lên lớp, luôn gắn kiến thức khoa học với thực tiễn cuộc sống.
Ví dụ: Phần vẽ hình tôi cho học sinh thấy được lập trình Scratch có thể tạo cho em những hình ảnh hết sức thú vị, và hấp dẫn. Hay phần trò chơi em có thể lập trình ra các trò giúp bản than hay các bản giải trí sau các giờ học căng thẳng.
	- Bài giảng luôn kích thích tư duy sáng tạo của học sinh, tạo tâm lý thoải mái trong giờ học.
	- Xây dựng cho các em thói quen học tập tích cực, động viên kịp thời những học sinh tiến bộ, cung cấp cho các em phương pháp học tập đúng đắn, khuyến khích các em không ngừng cố gắng, tạo điều kiện để mọi học sinh trong lớp đều có cơ hội phát biểu trong giờ học.
	- Tăng cường sử dụng phương tiện dạy học, thực hành. Có thể nói phương tiện dạy học góp phần quan trọng và quyết định đến hiệu quả của tiết học. Nếu như không có phương tiện dạy học thì giáo viên phải làm việc nhiều nhưng kiến thức học sinh thu được lại rất ít. Đặc biệt đối với bộ môn Tin phần lập trình nếu như không có phương tiện dạy học thì tiết học lại càng nhàm chán.
	Ví dụ: Sử dụng máy tính để thực hành trực tiếp, các máy tính được kết nối mạng, cũng như có phần mềm quản lý để giáo viên có thể chia sẻ và hướng dẫn.
	- Trong mỗi tiết giảng luôn lồng ghép những câu hỏi mang tính chất logic chuyên sâu, khai thác mở rộng kiến thức hợp lý nhằm giúp các em cảm thấy tự tin khi đăng kí tham gia ôn luyện đội tuyển.
	Ví dụ: Khi học sinh lập trình trò chơi mèo đuổi chuột xong giáo viên có thể hỏi các câu hỏi như: Để trò chơi hấp dẫn hơn cung như phân chia mức độ chơi của từng người thì em nên thêm phần gì vào trò chơi? Từ đây học sinh có thể liên hệ thực tế, suy nghĩ đưa ra ý kiến như đưa ra các cấp độ chơi, đưa ra các tốc độ chạy của con mèo, kèm theo thời gian kết thức, điểm cho mỗi mức độ .
 Bước 3: Làm quen với Scratch
Ở giai đoạn này tôi sẽ giới thiệu giúp học sinh làm quen với khái niệm “tư duy máy tính” và làm quen với giao diện lập trình Scratch.
 Học sinh sẽ biết được những thao tác đầu tiên với Scratch và hiểu thế nào là "lập trình" trên môi trường Scratch.
Ví dụ: Khi giới thiệu về Scratch, bản thân tôi sẽ làm cho học sinh thấy rõ nhiệm vụ từng khu vực của cửa sổ làm việc:
Bước 4: Bắt đầu lập trình với Scratch.
	Đầu của giai đoạn này có thể coi là những bài học nhập môn lập trình Scratch. Tôi tập trung vào 3 mảng lệnh chính, cơ bản nhất của Scratch là chuyển động (moving), đồ họa (pen) và âm thanh (sound). Cũng trong chương này sẽ giới thiệu hầu hết các cấu trúc lệnh điều khiển trong Scratch bao gồm các lệnh lặp (repeat, repeat until, forever, wait until), các lệnh điều khiển sự kiện. Cấu trúc các bài học được thiết kế theo mô hình xoắn ốc qua các mức từ đơn giản và nâng cao. 
Ví dụ: Khi giới thiệu về nhóm lệnh chuyển động trước hết tôi sẽ giới thiệu tọa độ nhân vật và kích thước sân khấu rồi mới đến giới thiệu câu lệnh di chuyển nhân vật trên màn hình theo mong muốn của mình.
Hướng chuyển động của nhân vật
Đưa ra ví dụ cụ thể sử dụng câu lệnh để điều khiển nhân vật di chuyển để học sinh thấy rõ tác dụng, ý nghĩa của câu lệnh.
	Tiếp theo giai đoạn này tôi sẽ cho học sinh bắt đầu làm quen với khái niệm biến nhớ, cách khởi tạo và vai trò của biến nhớ trong chương trình. 2 công nghệ cơ bản và sâu sắc nhất của Scratch được trình bày trong giai đoạn này là khái niệm thông điệp truyền thông và giới thiệu các lệnh cảm biến. Các kỹ năng này là cơ sở của việc tạo quan hệ giữa các nhân vật, giữa nhân vật và sân khấu, là các công cụ lõi để thiết kế các chương trình, hoạt cảnh animation, phần mềm hoàn chỉnh trên nền Scratch.
	Ví dụ: Khi giới thiệu các câu lệnh cảm biến cho học sinh hiểu được khái niệm và mô hình cảm biến trong Scratch, hiểu được các lệnh cảm biến đơn giản: tọa độ, khoảng cách, màu sắc cũng như cảm biến va chạm giữa các nhân vật, mô hình biến nhớ chung và riêng. Để học sinh hiểu sâu hơn sẽ đưa ra các bài tập thể hiện cụ thể của nó. Ví dụ trò chơi mèo đuổi chuột: Nhân vật chuột sẽ do người chơi điều khiển di chuyển bằng cách sử dụng các phím mũi tên trên bàn phím để chạy trốn con mèo. Nhân vật mèo sẽ luôn đuổi theo con chuột, khi chạm vào chuột thì điểm sẽ tăng đồng thời mèo sẽ kêu một tiếng “meo”. Trò chơi kết thúc khi điểm bằng 10 con mèo sẽ nói “bạn thua” và dừng.
	Khi thực hiện về nhân vật mèo giáo viên sẽ cho học sinh biết được cảm ứng va chạm và biến nhớ “điểm”.
 	Khi thực hiện về nhân vật chuột giáo viên sẽ cho học sinh hiểu được về cảm biến về bàn phím để điều khiển chuột di chuyển.
	Như vậy giai đoạn này sẽ kết thúc phần học Cơ bản của Scratch và bắt đầu đi sâu vào phần Nâng cao và Chuyên sâu của môi trường lập trình này. Học hết giai đoạn này, học sinh sẽ có thể thiết lập các chương trình, phần mềm tương đối phức tạp, hoàn chỉnh có ý nghĩa thực tế.
Bước 5: Giải quyết các dạng bài trong Scratch.
	Giai đoạn này là phần trung tâm và quan trọng nhất. Phần này sẽ cung cấp một số kiến thức lõi về xử lý dữ liệu, thuật toán và giải quyết vấn đề. 
	Khái niệm thủ tục và thủ tục có tham số. Biến nhớ tổng thể và địa phương. Bước đầu học sinh được làm quen với thủ tục đệ qui.
Ví dụ: Về dạng toán vẽ hình: Từ bài toán cụ thể giáo viên yêu cầu học sinh tiến hành thực hiện, sau đó giáo viên yêu cầu vẽ với dạng tổng quát cho dạng bài đó.
Bài toán: Em hãy vẽ hình sau với kích thước bán kính hình tròn la 60, chiều dài các đoạn thẳng nối các đường tròn 200.
 Khi học sinh hoàn thành bài trên thi giáo viên yêu cầu cùng vẽ với bài toán đó với yêu cầu là bán kính, chiều dài, các đoạn thẳng nối với đường tròn và số đường tròn được nhập từ bàn phím.
Ví dụ: Đối với bài toán về dãy số: Đầu tiên sẽ hướng dẫn học sinh xác định những điều cần biết về dãy số cũng như ý nghĩa của nó: Số đầu tiên là gì? Số cuối cùng của dãy là gì? quy luật tăng của dãy và cách tìm quy luật tăng, cách tìm được số phân tử tiếp theo của dãy, cách xác định phần tử thuộc dãy, cách đếm số phần tử  Từ đó sẽ đưa ra các bài toán cụ thể hướng dẫn học sinh sử dụng câu lệnh để thực hiện chúng.
+ Dạng toán 1: Sử dụng các câu lệnh để thực hiện vẽ các hình từ các hình cơ bản: Hình tròn, vuông, tam giác đều, hình đa giác  để tạo các hình phức tạp hơn.
Ví dụ:
1. Em hãy viết các câu lệnh trong chương trình Scractch để vẽ hình như bên cạnh 100.
2. Em hãy viết các câu lệnh trong chương trình Scratch để vẽ hình như bên 50.
 3. Em hãy viết các câu lệnh trong chương trình Scratch để vẽ hình như bên cạnh 80.
4. Em hãy viết các câu lệnh trong chương trình Scratch để vẽ hình như bên cạnh 80.
Dạng toán 2: Sử dụng các câu lệnh giải quyết các bài toán liên quan đến xử lý dãy số cơ bản , xử lý ký tự đơn giản, xử lý list cơ bản.
Ví dụ:
1. Cho dãy số sau: 3; 7; 11; 15;;59.
Em hãy sử dụng các câu lệnh của Scratch để tính số số hạng, tổng của dãy số.
2. Cho dãy số 5; 8; 11;..trong đó số cuối cùng bé hơn 30. Em hãy sử dụng các câu lệnh của Scratch để tính trung bình cộng của các số trong dãy số đó.
* Dạng toán 3: Sử dụng các câu lệnh để tạo ra các trò chơi.
Ví dụ: 
1. Tạo trò chời mèo đuổi chuột.
2. Tạo trò chơi đoán số .
 Với từ dạng toán trên giáo viên có thể chọn lọc các dạng khác nhau thành tài liệu của riêng mình
Bước 6: Tiến hành giải các bộ đề “Tin học trẻ các cấp”
Đối với giai đoạn này giáo viên sẽ cho các em tiến hành làm các bộ đề thi “Tin học trẻ” các cấp từ năm 2023 - 2024 cho đến nay của các tỉnh trên cả nước vì chúng được sử dụng ngôn ngữ lập trình Scratch để làm.
- Xây dựng tiến trình một giờ dạy bồi dưỡng học sinh năng khiếu như sau:
	+ Bước 1: Cho học sinh thông báo kết quả bài tập được giao làm ở nhà trong giờ học trước. Giáo viên nhận xét và sửa chữa.
	+ Bước 2: Giáo viên đưa ra kiến thức mới, những bài toán để học sinh giải quyết. Học sinh đọc kỹ đề bài.
	+ Bước 3: Hướng dẫn học sinh phân tích, tìm hiểu đề bài, nêu cách làm tổng quát của bài đó. Cho học sinh tự làm bài.
	+ Bước 4: Học sinh nêu kết quả kết hợp giải thích cách làm. 
Giáo viên cùng học sinh nhận xét, kết luận đánh giá cách làm nào có tính khả thi, mang tính sáng tạo... từ đó khái quát hoá để rút ra cách giải quyết của một loại bài tập hay những điều cần ghi nhớ.
* Điểm mới của sáng kiến nêu trên là: Ngôn ngữ lập trình Scratch phát triển theo hướng tương tác trực quan, đồ họa sống động, sản phẩm liền tay mà vẫn đảm bảo tính khoa học, tính liên thông tri thức sau này.
- Học sinh được tự do phát triển ý tưởng của mình
- Tự tin hơn trong việc giao tiếp với bạn bè;
- Giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin và truyền thông;
- Ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong học và tự học;
- Hợp tác trong môi trường số.
Lợi ích kinh tế - xã hội có thể thu được do áp dụng sáng kiến:
Khuyến khích, động viên học sinh đạt giải cao trong các kì thi cấp tỉnh.
Góp phần nâng cao chất lượng dạy học Tin học trong nhà trường tiểu học.
Phát triển tư duy logic, khả năng giải quyết vấn đề và kỹ năng làm việc 
Khơi gợi niềm đam mê công nghệ thông tin cho học sinh từ sớm.
Bước đầu hình thành năng lực tổ chức và xử lý thông tin.
Có ý thức và thói quen sử dụng máy t