Giáo án Bài 1. Lược sử công cụ tính toán

Huy động hiểu biết ban đầu của HS về công cụ tính toán và xác định vấn đề cần tìm hiểu: công cụ tính đã đi từ thủ công đến tự động như thế nào.

GV chiếu ảnh bàn tính, máy tính cơ khí (hình minh họa) và máy tính điện tử. GV đặt câu hỏi: “Điều gì khiến máy tính hôm nay khác bàn tính?” và “Công cụ nào tự động thực hiện phép tính nhiều hơn? Vì sao?”

Ba nhóm công cụ HS nêu được: bàn tính, máy cơ khí, máy tính điện tử. Câu trả lời dự kiến: bàn tính cần người di chuyển hạt; máy điện tử làm theo chương trình. Từ đó HS xác định nhiệm vụ bài học: tìm hiểu lược sử để thấy sự chuyển từ thủ công sang tự động.

Nêu được vai trò của Pascaline và ý tưởng của Charles Babbage; giải thích vì sao tư tưởng tách lưu trữ khỏi xử lí gần với máy hiện đại nhưng linh kiện vẫn là cơ khí.

HS làm việc theo nhóm 4 người, dùng kỹ thuật khăn trải bàn. Nhóm đọc mục “Từ ý tưởng cơ khí đến máy có chương trình” trong sách và điền vào Phiếu học tập số 1. Nhóm trả lời các câu hỏi: (1) Pascaline hỗ trợ phép tính nào? (2) Máy sai phân khác máy phân tích ở điểm nào? (3) Máy phân tích có những bộ phận nào? (4) Vì sao không gọi máy phân tích là máy điện tử đã hoàn thành?

Bảng nhóm trên Phiếu học tập số 1 gồm: Pascaline, năm 1642, cơ khí hỗ trợ cộng và trừ. Máy sai phân của Babbage, thế kỉ XIX, chuyên lập bảng theo phương pháp sai phân. Máy phân tích, thế kỉ XIX, hướng tới tính toán đa dụng có chương trình, gồm bộ phận lưu số và kết quả trung gian, bộ phận xử lí số học, đầu vào lệnh bằng thẻ đục lỗ và đầu ra. Kết luận HS rút ra: tư tưởng tách lưu trữ khỏi xử lí gần với máy hiện đại, nhưng linh kiện còn là cơ khí và các thiết kế chưa được chế tạo trọn vẹn trong đời Babbage.

Phân biệt máy cơ khí và máy điện tử; kể tên đèn điện tử, transistor, mạch tích hợp, vi xử lí; nhận biết kích thước giảm, khả năng xử lí tăng nhưng không dùng tuổi đời để kết luận máy mới hợp mọi nhu cầu.

HS làm việc theo cặp đôi, đọc mục “Hiểu cách hoạt động” và ví dụ về nhận dạng tiếng nói trong sách. Cặp đôi trả lời: (1) Linh kiện nào thay cho bánh răng trong máy điện tử? (2) Các linh kiện đèn điện tử, transistor, mạch tích hợp, vi xử lí gắn với điều gì trong các thế hệ máy tính? (3) Vì sao máy mới hơn chưa chắc hợp mọi nhu cầu? (4) Vì sao phải đối chiếu bản ghi khi dùng nhận dạng tiếng nói?

Linh kiện điện tử thực hiện lệnh bằng mạch điện tử thay cho chuyển động bánh răng. Các linh kiện đèn điện tử, transistor, mạch tích hợp và vi xử lí gắn với các thế hệ máy tính. Kích thước thường giảm, khả năng xử lí tăng; không dùng tuổi đời để kết luận mọi máy mới đều hợp mọi nhu cầu. Nhận dạng tiếng nói hỗ trợ nhập văn bản nhưng có thể nghe sai tên riêng nên cần đối chiếu bản ghi.

Vận dụng kiến thức đã học để làm đúng các câu trắc nghiệm, đúng sai và ghép cặp về công cụ tính toán.

GV chiếu lần lượt sáu câu sau. Câu 1: Máy tính cơ khí đặc trưng bởi gì? A. Bánh răng/cơ cấu cơ học; B. Linh kiện transistor; C. Mạch tích hợp IC; D. Vi xử lí. Câu 2: Linh kiện nào tích hợp chức năng xử lí trên một chip? A. Đèn điện tử chân không; B. Vi xử lí; C. Bánh răng kim loại; D. Transistor rời. Câu 3: Máy tính điện tử vẫn cần dữ liệu và lệnh phù hợp (Đúng hay Sai?). Câu 4: Bàn tính thực hiện mọi thuật toán tự động không cần người (Đúng hay Sai?). Câu 5: Ghép khái niệm với tác dụng: Bàn tính, Bánh răng, Vi xử lí. Câu 6: Chọn các nhận định đúng khi so sánh công cụ tính: A. Bàn tính cần người vận dụng quy tắc; B. Máy cơ khí có thể tự động hóa phép tính bằng cơ cấu; C. Mọi máy điện tử đều thích hợp hơn cho mọi nhu cầu; D. Dụng cụ ra đời sau luôn có chi phí thấp hơn. HS trả lời bằng thẻ A, B, C, D hoặc bảng con. Có thể dùng thêm bài tập tương tác trên trang NeoEdu.

Đáp án: Câu 1: A. Câu 2: B (vi xử lí tích hợp chức năng xử lí trên mạch). Câu 3: Đúng (nhanh không đồng nghĩa tự biết mọi ý định). Câu 4: Sai (người dùng vận dụng quy tắc và di chuyển hạt). Câu 5: Bàn tính – công cụ tính thủ công; Bánh răng – cơ cấu máy tính cơ khí; Vi xử lí – mạch tích hợp xử lí. Câu 6: A, B (bàn tính cần thao tác người; máy cơ khí có thể tự động hóa phép tính bằng cơ cấu). C sai vì sự phù hợp còn tùy nhiệm vụ, phần mềm và chi phí; D sai vì không luôn đúng.

Lập bảng so sánh bàn tính, máy tính cơ khí và máy tính điện tử theo cách thực hiện phép tính; viết nhận xét không phóng đại khả năng của máy.

Nhóm 4 HS hoàn thành Phiếu học tập số 2: lập bảng so sánh với các cột Bàn tính, Máy tính cơ khí, Máy tính điện tử và các hàng Cơ chế thực hiện phép tính, Vai trò người dùng, Mức hỗ trợ tự động, Giới hạn cần lưu ý. Sau đó, mỗi nhóm viết 1 đến 2 câu nhận xét. Đây là bài thực hành do GV chấm; HS không cần tự điều khiển phần mềm. Nhóm có thể làm trên giấy hoặc trên bảng tính do GV hướng dẫn trước. Dữ liệu chỉ dùng cho mục đích học tập. Lưu sản phẩm bằng tên rõ nghĩa, ví dụ: Bang_so_sanh_cong_cu_tinh_toan_nhom_1.

Nội dung bảng mẫu: Bàn tính – người dùng di chuyển hạt và vận dụng quy tắc, không tự động. Máy cơ khí – chuyển động bánh răng thực hiện phép tính, hỗ trợ tự động bằng cơ cấu cơ học. Máy điện tử – mạch điện tử thực hiện lệnh, tự động nhiều bước theo chương trình nhưng không thay việc kiểm tra đầu vào. Nhận xét mẫu: “Máy điện tử giúp xử lí nhanh và tự động nhiều bước theo chương trình, nhưng vẫn cần dữ liệu đúng và con người kiểm tra kết quả.” Thang chấm: ba cơ chế 0,6 điểm; so sánh 0,2 điểm; nêu giới hạn 0,2 điểm.

Giải thích vì sao so sánh tốc độ chưa đủ khi chọn máy cho học sinh; liên hệ nhu cầu thực tế của bản thân để chọn công cụ phù hợp.

GV đặt câu hỏi cho cả lớp: “Nếu phải chọn một máy tính cho học sinh lớp 8, ngoài tốc độ, em cần xét những tiêu chí nào?” Sau đó GV giao nhiệm vụ về nhà: tìm hiểu một thiết bị tính toán trong gia đình (máy tính cầm tay, điện thoại hoặc máy tính bảng) và viết đoạn văn 5 đến 7 câu về cách thiết bị thực hiện phép tính và nhu cầu nó đáp ứng.

Hai tiêu chí ngoài tốc độ: phần mềm học tập phù hợp, độ bền, thiết bị vào và ra, chi phí, khả năng sử dụng an toàn. Liên hệ nhu cầu: chọn máy vừa đủ yêu cầu công việc thay vì chỉ nhìn chỉ số tốc độ. Sản phẩm về nhà là đoạn văn 5 đến 7 câu, nêu rõ thiết bị, cách thực hiện phép tính và nhu cầu đáp ứng, không phóng đại khả năng.