Sử dụng phần mềm toán học mathematica trong việc giảng dạy bài tập vật lý về chuyển động cong của chất điểm lớp 10 trung học phổ thông

Sử dụng phần mềm toán học Mathematica việc giảng dạy tập vật lý "Chuyển động cong chất điểm" lớp 10 trung học phổ thông Ngô Thị San Trường Đại học Giáo dục Luận văn ThS ngành: Lý luận phương pháp giảng dạy; Mã số: 60 14 10 Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Mỹ Lộc Năm bảo vệ: 2008 Abstract: Trình bày sở lý luận đại giảng dạy tập vật lý phổ thơng phần mềm tốn học Mathematica Nghiên cứu nội dung phân phối chương trình kiến thức "Chuyển động cong chất điểm" tài liệu liên quan nhằm xác định mức độ nội dung kiến thức kỹ học sinh cần nắm vững Tìm hiểu thực tế dạy học giải tập vật lý "Chuyển động cong chất điểm" lớp 10 trung học phổ thông xây dựng hệ thống tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo tiến trình dạy học soạn thảo để đánh giá hiệu việc đưa phần mềm toán học Mathematica vào giảng dạy Keywords: Lớp 10; Phương pháp dạy học; Phần mềm toán học; Vật lý Content Lý chọn đề tài Chúng ta sống kỷ XXI, kỷ trí tuệ sáng tạo, bùng nổ thông tin, kinh tế tri thức Tình hình phát triẻn kinh tế, xã hội đất nước, đòi hỏi ngành giáo dục đào tạo phải có đổi bản, mạnh mẽ, vươn tới ngang tầm với phát triển chung khu vực giới Sự nghiệp giáo dục đào tạo phải góp phần định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, lực sáng tạo cho hệ trẻ Do việc vận dụng thành tựu công nghệ thông tin với phần mềm vào giảng dạy nhắm đổi phương pháp dạy học trường phổ thông tất yêu để nâng cao chất lượng dạy học, Với tính ưu việt phần mềm tốn học Mathematica khả tính tốn, khả đồ họa, tính dễ sử dụng việc xây dựng mơ hình vật lý Do dùng phần mềm tốn Mathematica thiết kế giảng cách trực giác mà không yêu cầu phải hiểu biết nhiều tin học Xuất phát từ vấn đề trên, chọn đề tài: Sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào việc giảng dạy tập “chuyển động cong chất điểm” – SGK Vật lý lớp 10 THPT Mục tiêu nghiên cứu Vận dụng lý luận dạy học hiên đại vê giảng dạy tập vật lý, soạn thảo hệ thống tập tổ chức hoạt động dạy học với hệ thống tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica thuộc phần “chuyển động cong chất điểm” –SGK Vật lý lớp 10 THPT, góp phần đổi phương pháp giảng dạy, nâng cao chất lượng dạy học Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt mục đích đề chúng tơi xác định đề tài có nhiệm vụ nghiên cứu: - Nghiên cứu quan điểm đại dạy học, nghiên cứu sở lý luận giải tập vật lý, nghiên cứu phần mềm toán học Mathematica - Nghiên cứu nội dung phân phối chương trình kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” tài liệu liên quan nhằm xác định mức độ nội dung kiến thức kỹ học sinh cần nắm vững - Tìm hiểu thực tế dạy học kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” nhằm phát khó khăn giáo viên học sinh, sai lầm phổ biến học sinh Từ đề xuất biện pháp khắc phục - Soạn thảo hệ thống tập có sử dụng phần mềm tốn học Mathematicađể giải sử dụng hệ thống tập vào việc tổ chức hoạt động dạy hoc giải tập chuyển động cong chất điểm” - Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo tiến trình dạy học soạn thảo để đánh giá hiệu việc đưa phần mềm toán học Mathematica vào giảng dạy Đối tƣợng nghiên cứu Hoạt động dạy học giáo viên học sinh lớp 10 THPT với hỗ trợ phần mềm toán học Mathematica Giả thuyết khoa học Nếu học sinh có kiến thức tin học kiến thức vật lý “chuyển động cong chất điểm “SGK Vật lý lớp 10 THPT, giáo viên hướng dẫn hoạt động giải tập vật lý cho học sinh cách khai thác sử dụng phần mềm tốn học Mathematica cách hợp lý góp phần nâng cao chất lượng dạy học Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lý luận - Nghiên cứu tài liệu tâm lý học, lý luận dạy học nói chung tài liệu lý luận dạy học vật lý nói riêng có liên quan đến đề tài - Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, xác định mức độ nội dung kiến thức mà học sinh cần nắm vững - Nghiên cứu tài liệu phần mềm toán học Mathematica 6.2 Nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu việc sử dụng máy tính phục vụ giảng dạy mơn học trường THPT - Tìm hiểu việc dạy học tin học trường THPT - Điều tra thực tế dạy học kiến thức “Chuyển động cong chất điểm”ở trường THPT Đóng góp đề tài - Đề tài góp phần hồn thiện lý luận phương pháp dạy học Vật Lý - Giúp giáo viên biện pháp để sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào dạy học giải tập Vật Lý phần “Chuyển động cong chất điểm” thành cơng Cấu trúc luận văn Ngồi phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn trình bày ba chương: Chương 1: Cơ sở lý luận đại giảng dạy tập vật Lý phổ thơng phần mềm tốn học Mathematica Chương 2: Thực trạng dạy học giải tập Vật Lý phần “Chuyển đông cong chất điểm”- SGK Vật Lý lớp 10 THPT xây dựng hệ thống tập có sử dụng phần mềm tốn học Mathematica Chương 3: Thực nghiệm sư phạm Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN HIỆN ĐẠI VỀ GIẢNG DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ PHỔ THƠNG BẰNG PHẦN MỀM TỐN HỌC MATHEMATICA 1.1 Những vấn đề lý luận dạy học đại Nhiệm vụ lí luận dạy học tìm chất quy luật trình dạy học, nghiên cứu xây dựng nội dung, phương pháp hình thức dạy học nhằm tổ chức trình dạy học đạt hiệu cao 1.1.1 Bản chất trình dạy học 1.1.1.1 Dạy học hoạt động phối hợp hai chủ thể + Giáo viên chủ thể hoạt động giảng dạy, người đào tạo chu đáo nghiệp vụ sư phạm, người nắm vững kiến thức khoa học chuyên ngành, Giáo viên giữ vai trị chủ đạo tồn tiến trình dạy học + Học sinh chủ thể hoạt động học tập Chủ thể có ý thức, chủ động, tích cực sáng tạo nhận thức rèn luyện nhân cách 1.1.1.2 Dạy học hoạt động trí tuệ, hoạt động nhận thức Dạy học hoạt động trí tuệ thầy trị, q trình vận động phát triển liên tục trí tuệ nhân cách học sinh Quá trình dạy học trình hoạt động hai chủ thể, tổ chức, hướng dẫn điều khiển giáo viên, học sinh nhận thức lại văn minh nhân loại rèn luyện hình kỹ hoạt động, tạo lập thái độ sống tốt đẹp 1.1.1.3 Dạy học với tư cách hệ thống Quá trình dạy học chỉnh thể thống nhất, ngồi hai nhân tố trung tâm giáo viên học sinh nhiều nhân tố khác tham gia Các nhân tố bao gồm: mục đích nhiệm vụ dạy học, nội dung hình thức tổ chức dạy học, phương pháp phương tiện dạy học, với mơi trường văn hố - trị - xã hội, môi trường kinh tế - khoa học - kỹ thuật đất nước trào lưu phát triển chung thời đại Sự vận động phát triển trình dạy học kết trình tác động biện chứng nhân tố kể Kết dạy học kết phát triển tổng hợp toàn hệ thống Muốn nâng cao chất lượng trình dạy học phải nâng cao chất lượng thành tố đồng thời nâng cao chất lượng tổng hợp toàn hệ thống 1.1.2 Các nhiệm vụ trình dạy học 1.1.2.1 Nhiệm vụ cung cấp kiến thức cho học sinh Q trình dạy học có nhiệm vụ đặc trưng, cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức khoa học toàn diện tự nhiên, xã hội, tư duy, kỹ thuật nghệ thuật với hệ thống kỹ thực hành phương pháp tư sáng tạo 1.1.2.2 Nhiệm vụ phát triển trí tuệ cho học sinh Phát triển trí tuệ chức vốn có, mục đích tự thân q trình dạy học Quá trình dạy học khả tác động đến học sinh làm phát triển tối đa tiềm trí tuệ họ 1.1.2.3 Nhiệm vụ giáo dục phẩm chất nhân cách cho học sinh Dạy học phận trình sư phạm, hoạt động có mục đích, có kế hoạch Mục đích cuối hình thành phẩm chất nhân cách cho học sinh Tóm lại, q trình dạy học phải thực ba nhiệm vụ Ba nhiệm vụ q trình dạy học gắn bó chặt chẽ, tác động biện chứng với phát triển Mỗi nhiệm vụ tiền đề nhiệm vụ khác, nhiệm vụ kết nhiệm vụ sản phẩm cuối dạy học nhân cách người học sinh 1.1.3 Động lực logic trình dạy học 1.1.3.1 Động lực trình dạy học Sự vận động trình dạy học có nguồn gốc từ việc giải mâu thuẫn q trình dạy học phát triển diễn theo logic đặc biệt 1.1.3.2 Lơgic q trình dạy học Lơgic q trình dạy học thống lơgic nhận thức lơgic chương trình dạy học thống hữu Nắm điều giúp giáo viên thực tốt hoạt động giảng dạy 1.1.4.Các khâu trình dạy học 1.1.4.1 Giáo viên đề xuất gây ý thức cho học sinh nhiệm vụ học tập Ở trình độ dạy học cao hơn, giáo viên tạo mâu thuẫn, đặt học sinh vào hồn cảnh có vấn đề, tạo tình phải nhận thức theo phương pháp dạy học nêu vấn đề hay phương pháp tình Từ giáo viên tạo lập hứng thú, khơi dậy tính tích cực học sinh, để họ tìm cách khám phá kiến thức 1.1.4.2 Tổ chức cho học sinh nhận thức tài liệu Để giúp học sinh nắm vững tài liệu mới, giáo viên tổ chức cho họ tri giác tài liệu thuyết trình, giải thích, minh họa, vấn đáp, thảo luận tập thể Ở trình độ cao, người ta tổ chức cho học sinh làm thí nghiệm, thực hành, nghiên cứu, xử lý thông tin lý thuyết thực tiễn để rút kết luận khoa học 1.1.4.3 Hệ thống hóa tài liệu học Để hệ thống hóa tài liệu, thơng thường giáo viên tiến hành cách lập sơ đồ, biểu đồ, bảng so sánh, phân loại nhắc lại nội dung giảng Hệ thống hóa tài liệu thực vấn đáp học sinh vấn đề học thảo luận lại nội dung quan trọng 1.1.4.4 Vận dụng kiến thức vào giải tập thực hành Vận dụng tri thức giải tập thực hành việc làm quan trọng, giúp học sinh hiểu sâu, hiểu kỹ lý thuyết học, hình thành kỹ hoạt động thực tiễn 1.1.4.5 Kiểm tra lại kết học tập Kiểm tra khâu quan trọng trình dạy học, đồng thời biện pháp để thúc đẩy tính tích cực học tập học sinh 1.1.5 Quy luật trình dạy học 1.1.5.1 Quy luật tính chế ước xã hội dạy học Mục đích xã hội quy định mục đích dạy học Mục đích dạy học tuân thủ phục vụ chiến lược phát triển xã hội, điều phản ánh nội dung phương pháp dạy học đại 1.1.5.2 Quy luật thống dạy học phát triển trí tuệ học sinh Dạy học phát triển trí tuệ bạn đồng hành, dạy học định dẫn đến phát triển trí tuệ muốn trí tuệ phát triển tin cậy vào trình dạy học, vào trình học tập chủ động tích cực khơng mệt mỏi củ thân học sinh 1.1.5.3 Quy luật thống dạy học giáo dục nhân cách Dạy học có mục đích cao nhân đạo dẫn dắt hệ trẻ trở thành người thông minh sáng tạo, động, tự chủ, biết vươn tới hạnh phúc cho thân 1.1.5.4 Qui luật thống biện chứng hoạt động dạy hoạt động học Quá trình dạy học trình hoạt động phối hợp Thầy giáo học sinh Hoạt động dạy đạo hoạt động học hoạt động học trung tâm cho cải tiến hoạt động dạy, hai hoạt động tác động biến chứng với nhau, thúc đẩy lẫn để phát triển 1.1.5.5 Quy luật thống biện chứng mục đích, nội dung phương pháp dạy học Dạy học trình có tính mục đích, mục đích dạy học giúp học sinh nắm vững hệ thống kiến thức, hình thành kỹ hoạt động phẩm chất nhân cách Nắm vững quy luật vận dụng chúng cách có ý thức góp phần nâng cao chất lượng hiệu trình dạy học 1.1.6 Đổi phương pháp dạy học Chương trình giáo dục phổ thông ban hành kèm theo Quyết định số 16/2006/QĐBGDĐT ngày 5/6/2006 Bộ trưởng Bộ GD&ĐT nêu: "Phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo học sinh: phù hợp với đặc trưng môn học, đặc điểm đối tượng học sinh, điều kiện lớp học; bồi dưỡng cho học sinh phương pháp tự học, khả hợp tác; rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú trách nhiệm học tập cho học sinh" 1.1.6.1 Quan điểm dạy học (QDDH) Là định hướng tổng thể cho hành động phương pháp (PP), có kết hợp nguyên tắc dạy học làm tảng, sở lí thuyết lí luận dạy học, điều kiện, hình thức tổ chức dạy học, định hướng vai trò giáo viên (GV) HS trình DH 1.1.6.2 Phương pháp dạy học (PPDH) Là hình thức cách thức hoạt động GV HS điều kiện dạy học xác định nhằm đạt mục đích dạy học (những hình thức cách thức, thơng qua cách đó, GV HS lĩnh hội thực tự nhiên xã hội xung quanh điều kiện học tập cụ thể) 1.1.6.3 Kĩ thuật dạy học (KTDH) Là động tác, cách thức hành động GV HS tình hành động nhỏ, cụ thể nhằm thực điều khiển trình dạy học 1.1.6.4 Định hướng đổi phương pháp dạy học Cốt lõi đổi PPDH hướng tới hoạt động học tập tích cực, chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động: Đổi nội dung hình thức hoạt động GV HS 1.1.6.5 Mục đích đổi phương pháp dạy học Mục đích đổi phương pháp dạy học trường phổ thông thay đổi lối dạy học truyền thụ chiều sang dạy học theo phương pháp dạy học tích cực nhằm giúp học sinh phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, rèn luyện thói quen khả tự học, tinh thần hợp tác, kỹ vận dụng kiến tthức vào tình khác học tập thực tiễn, tạo niềm tin, niềm vui, hứng thú học tập 1.1.6.6 Đặc trưng phương pháp dạy học tích cực - Dạy học tich cực tăng cường phát huy tính tự tin, tích cực, chủ động, sáng tạo thơng qua tổ chức thực hoạt động học tập học sinh - Dạy học tích cực trọng rèn luyện phương pháp phát huy lực tự học học sinh - Tăng cường khả năng,kỹ vận dụng vào thực tế - Đem lại niềm vui, tạo hứng thú học tập cho học sinh đạt kết cao 1.1.6.7 Giới thiệu số phương pháp dạy học tích cực a Phương pháp thuyết trình Với phương pháp thuyết trình, GV sử dụng ngơn ngữ phi ngôn ngữ để cung cấp cho người học hệ thống thông tin nội dung học tập b Phương pháp vấn đáp, đàm thoại Phương pháp GV đặt câu hỏi để HS trả lời, tranh luận với với GV, qua HS lĩnh hội nội dung học c Phương pháp phát giải vấn đề Dạy học phát giải vấn đề, HS vừa nắm tri thức mới, vừa nắm phương pháp chiếm lĩnh tri thức đó, phát triển tư tích cực sáng tạo, chuẩn bị lực thích ứng với đời sống xã hội: Phát kịp thời giải hợp lí vấn đề nảy sinh d Dạy học với Lí thuyết tình - Giáo viên giao nhiệm vụ học tập - Học sinh: Làm việc với môi trường thông qua HĐ áp dụng kiến thức sẵn có vào đối tượng mới, câu trả lời rvới giúp đỡ GV hoàn thành nhiệm vụ giao e Dạy học với Lí thuyết kiến tạo Trong lớp học mang tính kiến tạo, HS không tham gia vào việc khám phá, phát minh mà cịn tham gia vào q trình xã hội bao gồm việc giải thích, trao đổi, đàm phán đánh giá 1.1.7 Một số hình thức tổ chức dạy học theo hướng đổi 1.1.7.1 Dạy học với hình thức tổ chức hội thảo Hình thức tổ chức hội thảo người dạy tổ chức điều khiển thành viên lớp học trao đổi ý kiến tư tưởng nội dung học tập, qua đạt mục đích dạy học 1.1.7.2 Dạy học với hình thức hợp tác, thảo luận theo nhóm nhỏ Dạy học với hình thức hợp tác giúp đỡ thành viên nhóm chia sẻ băn khoăn, kinh nghiệm thân, xây dựng nhận thức 1.1.7.3 E-learning E-learning liên quan tới việc sử dụng máy tính thiết bị điện tử phương diện nhằm cung cấp tài liệu cho việc giáo dục, học tập, đào tạo, bồi dưỡng 1.1.7.4 Dạy học theo hình thức tổ chức thực Dự án Dạy học theo dự án HTTCDH, HS thực nhiệm vụ học tập phức hợp, gắn với thực tiễn, kết hợp lí thuyết với thực hành, tự lực lập kế hoạch, thực đánh giá kết 1.1.8 Một số kĩ thuật dạy học góp phần đổi phương pháp 1.1.8.1 Huy động tư (động não tập thể) Các thành viên cổ vũ tham gia cách tích cực, khơng hạn chế ý tưởng 1.1.8.2 Tham vấn phiếu Giúp thu thập ý kiến câu hỏi bỏ ngỏ, giiúp nhận biết, xếp vấn đề Ngoài tham gia viết suy nghĩ dạng cụm từ ngắn gọn lên miếng bìa, sau ghim chúng lên bảng mềm 1.1.8.3 Kĩ thuật phòng tranh Tất thành viên phác hoạ ý nghĩ cách giải vấn đề tờ bìa, dính lên bàn tay hay lên tường triển lãm tranh Trong giai đoạn đánh giá, tất phương án giải tập hợp lại lựa chọn, đưa phương án tối ưu 1.1.8.4 Thơng tin phản hồi Trong q trình dạy học GV HS nhận xét, đánh giá, đưa ý kiến yếu tố cụ thể ảnh hưởng tới quy trình học tập sử dụng điều khiển làm việc phối hợp tích cực thành viên nhóm thảo luận chủ đề 1.1.9 Thực kế hoạch học theo phương pháp dạy học tích cực 1.1.9.1 Cấu trúc Kế hoạch học + Mục tiêu học + Chuẩn bị GV HS + Tổ chức hoạt động dạy học + củng cố, khắc sâu, mở rộng cũ để chuẩn bị cho việc học 1.1.10 Một số hình thức trình bày kế hoạch học - Viết hệ thống HĐ theo thứ tự từ xuống - Viết hệ thống HĐ theo cột: HĐ GV HĐ HS - Viết cột: HĐ GV; HĐ HS; ND ghi bảng, tiêu đề ND thời gian thực - Viết cột: HĐ GV; HĐ HS; ND ghi bảng; tiêu đề ND thời gian thực 1.2 Vai trị cơng nghệ thơng tin dạy học Trong giáo dục-đào tạo, CNTT góp phần đại hố phương tiện, góp phần đổi phương pháp dạy học 1.2.1 Dạy học theo quan điểm công nghệ thông tin Theo quan điểm công nghê thông tin, dạy phát thông tin học thực học q trình thu nhận thơng tin có định hướng, có tái tạo phát triển thơng tin 1.2.2 Cơng nghệ thơng tin với vai trị phương tiện, thiết bị dạy học - Sử dụng CNTT công cụ dạy học đặt toàn hệ thống phương pháp dạy học phát huy sức mạnh tổng hợp hệ thống 1.3 Giới thiệu phần mềm tốn học Mathematica 1.3.1 Mathematica lµ hƯ thèng thùc hiƯn c¸c phÐp tÝnh 1.3.2 C¸c tÝnh to¸n b»ng số 1.3.3 Đồ họa Mathematica công cụ mạnh đ-ợc dùng để vẽ đồ hoạ khác 1.3.4 Mathematica ngôn ngữ lập trình 1.3.5 Mathematica hƯ thèng biĨu diƠn c¸c kiÕn thøc to¸n häc 1.3.6 Mathematica môi tr-ờng tính toán Mathematica tạo môi tr-ờng đ-ợc dùng để thiết lập, chạy, soạn thảo tính toán nh- ch-ơng trình 1.3.7 Mathematica công cụ môi tr-ờng tính toán chuẩn 1.3.8 Các toán tử Mathematica 1.3.9 Mathematicatrong c¸c tÝnh to¸n 1.3.10 BiÕn đổi biểu thức l-ợng giác 1.4 Các đơn vị đo chuyển đổi đơn vị, số vật lí 1.4.1 Chuyển đổi đơn vị 1.5 Các tính toán giải tích 1.5.1 Các phép tính Tính đạo hàm Tính vi phân 1.5.2 Đ-ờng tiếp tuyến pháp tuyến 1.6 Đồ hoạ Mathematica Trong Mathematica đồ hoạ chiếm vị trí quan trọng Một -u điểm bật Mathematica khả vẽ đồ thị 1.6.1 Đồ thị hàm biến Ví dụ: Plot[Sin[x],{x,0,6Pi}] 1.6.2 Vẽ đồ thị tham 1.6.3 Vẽ hàm đ-ợc định nghĩa theo mảng 1.6.4 Vẽ đồ thị hàm hai biến (đồ ba chiều) 1.6.5 Vẽ đ-ờng đẳng trị 1.6.6 Vẽ đồ thị tr-ờng vectơ 1.7 Những vấn đề lí luận dạy học đại tập vật lý 1.7.1 Khái niệm tập vật lý theo quan điểm đại 1.7.2 Vai trò tập vật lý - Dùng tập làm xuất vấn đề tiết nghiên cứu tài liệu Dùng tập hình thành kiến thức Để củng cố, bổ sung, hoàn thiện kiến thức lí thuyết học Lựa chọn tập điển hình nhằm hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức học để giải, từ hình thành phương pháp giải chung cho loại tập Dùng tập để kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức học sinh.; Sắp xếp tập chọn thành hệ thống, định rõ kế hoạch mục đích sử dụng tiến trình dạy học 1.7.3 Sử dụng tập vật lý dạy học vật lý 1.7.3.1 Những yêu cầu chung dạy học BTVL a Cần dự tính kế hoạch việc sử dụng BTVL dạy học, với đề tài, tiết học b Dạy cho học sinh biết vận dụng kiến thức để giải vấn đề đặt ra, rèn cho học sinh kỹ giải toán c Coi trọng việc phát triển tư 1.7.3.2 Phân loại tập vật lý Có nhiều cách phân loại tập: + Phân loại theo nội dung Phân loại tập theo yêu cầu phát triển tư Phân loại tập theo phương thức cho điều kiện toán hay theo phương thức giải Sơ đồ 1.1: SƠ ĐỒ PHÂN LOẠI BTVL Bài tập vật lý Yêu cầu phát triển tƣ Nội dung Bài tập có nội dung lịch sử BT có nội dung cụ thể trừu tƣợng Đề tài vật lý Kỹ thuật tổng hợp Cơ Nhiệt 7.3.3 Lựa chọn tập vật lý Bài tập luyện tập Điện Bài tập sáng tạo Bài tập định tính Phƣơng thức cho điều kiện phƣơng thức giải Bài tập định lƣợn g Bài tập thí nghiệ m Bài tập đồ thị Trắc nghiệ m khách quan Quang a.).Căn để lựa chọn BTVL b.) Số lượng nội dung tập lựa chọn cần đáp ứng yêu cầu sau: Phù hợp với mức độ nội dung kiến thức kỹ giải tập 1.8 Phƣớng pháp giải tập vật lý 1.8.1 Thực chất hoạt động giải tập vật lý 1.8.2 Các bước chung việc giải tập vật lý Bƣớc 1: Tìm hiểu đề Bƣớc 2: Xác lập mối liên hệ liệu xuất phát liệu phải tìm Xây dựng lập luận a Xây dựng lập luận giải tập định tính b Xây dựng lập luận toán định lượng Bƣớc : Rút kết cần tìm Bƣớc 4: Kiểm tra, xác nhận, kết Đối với việc giải “bài tốn thí nghiệm” có đặc điểm nghiên cứu thực nghiệm liên hệ phụ thuộc tiến trình giải trải qua bước: Bƣớc 1: Xác định phương án thực nghiệm Bƣớc 2: Nắm vững dụng cụ đo lường sử dụng Bƣớc 3: Tiến hành thí nghiệm, ghi kết quan sát, đo Bƣớc 4: Xử lý kết Bƣớc 5: Kết luận tính thực liên hệ phụ thuộc nghiên cứu: 1.9 Hƣớng dẫn học sinh giải tập vật lý 1.9.1 Định hướng hành động học sinh giải tập vật lý 1.9.2 Ba kiểu hướng dẫn học sinh giải tập vật lý 1.9.3 Trình bày tóm tắt phương pháp giải tốn a Tóm tắt đề b Các mối liên hệ cần xác lập c Sơ đồ tiến trình rút kết cần tìm d Các kết tính 1.9.4 Xây dựng lập luận hướng dẫn học sinh giải toán 1.9.4.1 Xây dựng lập luận giải tập định tính 1.9.4.2 Xây dựng lập luận tốn định lượng 1.9.4.3 Soạn lời hướng dẫn học sinh giải tốn Kết luận chƣơng Trong chương này, chúng tơi trình bày số vấn đề sở lý luận dạy học đại, vai trị cơng nghệ thông tin dạy học, lý luận dạy giải tập Tất điều vận dụng để soạn thảo hệ thống tập “Chuyển động cong chất điểm “- SGK vật lý lớp 10 THPT có sử dụng phần mềm Mathematica Chƣơng 2: THỰC TRẠNG DẠY HỌC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN "CHUYỂN ĐỘNG CONG CỦA CHẤT ĐIỂM" – SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG HIỆN NAY VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ SỰ DỤNG PHẦN MỀM TỐN HỌC METHEMATICA 2.1 Phân tích nội dung kiến thức “Chuyển động cong chất điểm Lớp 10 Trung học phổ thơng 2.1.1 Vị trí kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” chương trình Vật lý lớp 10 Trung học phổ thông Kiến thức “Chuyển động cong chất điểm”thuộc chương II: “Động lực học chất điểm” SGK Vật Lý 10 nâng cao 2.1.1.1 Những kiến thức liên quan học sinh học + Các định luật Newton., Các công thức chuyển động: thẳng đề, Các công thức chuyển động: thẳng biến đổi đều.,Các công thức rơi tự 2.1.12 Kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” a Chuyển động vật ném xiên + Phương trình chuyển động : x= (v0.cos  ).t , y= (v0 sin  ).t - + Phương trình quỹ đạo : + Tầm bay cao : H  g x y  (tan  ).x 2v0 cos  v0 sin  v sin 2 ,tầm bay xa L  2.g g b.Chuyển động ném ngang gt + Phương trình chuyển động: X=v0.t , Y  h  + Phương trình quỹ đạo: y  h  gt 2 2 + Vận tốc vật chạm đất: v  v x  v y + Tầm xa L= v0.t + Thời gian bay: t  2h g g ,t 2 2.1.2 Mục tiêu nội dung kiến thức kỹ học sinh cần nắm vững sau học 2.1.2.1 Mục tiêu nội dung kiến thức: Phân tích chuyển động phức tạp thành chuyển động thành phần đơn giản; Viết phương trình chuyển động phương trình quỹ đạo vật Tính thời gian chuyển động,tầm cao, tầm xa, vận tốc điểm điểm chạm đất Vẽ quỹ đạo chuyển dộng vật 2.1.2.2 Các kỹ học sinh cần đạt dược: Kỹ tính tốn, giải tập chuyển động ném ngang, ném xiên Kỹ vẽ quỹ đạo chuyển động Kỹ phán đoán, suy luận 2.2 Thực trạng dạy học giải tập vật lý kiến thức “Chuyển động cong chất diểm”Lớp 10 Trung học phổ thông (Tại trƣờng Trung học phổ thông Hồng Bàng - Hải Phịng) 2.2.1 Tình hình dạy giáo viên Các giáo viên trao đổi cho rằng: Bài tâp chuyển đọng cong chát điểm khó học sinh lớp 10 vì: Với học sinh trung bình, yếu việc hiểu chất vật lý khó, sau lại dùng tốn để giải tập thực vấn đề khó khăn Chưa có giáo viên sử dụng thành tựu cơng nghệ thông tin, phần mềm vào dạy giải tâp phần kiến thức 2.2.2 Tình hình học học sinh + Đa số học sinh hỏi không nắm chất vật lý, quên kiến thức cũ + Hầu hết học sinh sợ làm tập phần 2.3 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập + Bám sát mục tiêu dạy: Phù hợp với mức độ nội dung kiến thức kỹ giải tập, phải từ tập dễ bản, sau nâng mức độ khó tăng dần Hệ thống tập bao gồm nhiều thể loại Các tập đưa phải có tính hệ thống Các tập phải có tính vừa sức học sinh, đồng thời có chủ ý tới phân hố học sinh 2.4 Xây dựng hệ thống tập kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” Kết luận chƣơng Trong chương chúng tơi trình bày số vấn đề thực trạng dạy học giải BTVL phần kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” xây dựng hệ thống tập dùng phần mềm toán Mathematica Tất điều vận dụng để tổ chức hoạt động dạy học giải tập kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” nhờ sử dụng phần mềm toán Mathematica Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm Trên sở lý luận dạy học đại, với thực trạng dạy học nay, tiến hành thực nghiệm nhằm đánh giá giả thuyết khoa học đề tài Nhiệm vụ: Soạn thảo tổ chức tiến trình dạy học kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” có sử dụng phần mềm tốn học Mathematica Đánh giá tính khả thi tiến trình dạy học soạn 3.2 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm Học sinh lớp 10 trường THPT Hồng bàng – HảiPhòng 3.3 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm + Để đạt nhiệm vụ nói trên, tiến hành thực nghiệm sư phạm hai lớp; 10 C1 10C4 - Trường THPT Hồng Bàng + Sau phân tích đánh giá tính khả thi tién trình soạn thảo + Cuối đợt thực nghiệm sư phạm, cho học sinh hai lớp làm kiểm tra để sơ đánh giá hiệu tiến trình dạy học soạn thảo việc nâng cao chất lượng dạy học Thời gian chuẩn bị thực nghiệm từ ngày 24 đến ngày 29 tháng 11 năm 2008 3.1.4 Tiến trình thực nghiệm 3.1.4.1 Chuẩn bị giáo viên Cài đặt phần mềm toán học Mathematica vào máy phòng tin.và USB cho học sinh 3.1.4.2 Chuẩn bị học sinh Chăm nghe giảng tích cực làm theo hướng dẫn Cơ giáo 3.1.4.3 Hình thức tổ chức thực nghiệm Tiết 1: HƢỚNG DẪN HỌC SINH SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA Tiết 2: Sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào việc giảng dạy tập “Chuyển động cong chất điểm”- SGK Vật lý lớp10 THPT Bảng 3.1: Kết kiểm tra làm tập học sinh khơng dùng phần mềm tốn Mathematica Bảng 3.2: Kết kiểm tra làm tập học sinh có sử dụng phần mềm tốn Mathematica Biểu đồ 3.1 Kết kiểm tra làm tập học sinh 25 20/45 20 20/45 19/45 15/45 15 10 7/45 6/45 3/45 Dưới 5 và HS chưa học phần mềm toán 10 HS sử dụng phần mềm tốn Nhìn vào biểu đồ biểu diễn kết kiẻm tra học sinh hai lớp thực nghiệm, thấy: Được hướng dẫn giải tập phần mềm tốn học chất lượng tiếp thu học sinh tốt hơn, chất lượng giảng dạy nâng cao 3.3 Đánh giá hƣớng dẫn giáo viên Qua tiết học đánh giá cách giảng dạy giáo viên dự kiến phù hợp với học sinh việc đến nhóm giúp học sinh giải khó khăn mắc phải nhóm hợp lý 3.4 Đánh giá vềtính tích cực tự lực học sinh Phần tập vẽ đồ thị hàm số đơn giản em thấy chân trời đầy ngạc nhiên thú vị hiểu rõ chất vật lý tương 3.5 Đánh giá tác dụng củng cố lý thuyết qua giải tập Sau học xong học sinh hiểu sâu sắc tượng chuyển động cong chất điểm, lập phương trình chuyển động, phương trình qũy đạo, nhìn thấy quỹ đạo chuyển động vật khắc sâu ý thức học sinh loại chuyển động cong chất điểm 3.6 Đánh giá tính khả thi tiến trình dạy họcđã soạn thảo Như vậy: Tính khả thi tiến trình dạy học soạn thảo cao Kết luận chƣơng Chúng tơi nhận thấy trình độ học sinh có kiến thức tin học kiến thức vật lý phần kiến thức "Chuyển động cong chất điểm", giáo viên hướng dẫn hoạt động giải tập cho học sinh cách khai thác sử dụng phần mềm tốn học Mathematica cách hợp lý.thì học sinh chủ động tiếp thu kiến thức,vận dụng lý thuyết học vào xây dựng kiến thức dễ dàng hơn, có niềm tin vào khoa học có niềm vui học chương này.do chất lượng KÊT LUÂN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Căn vào mục đích đề tài, chúng tơi giải số vấn đề sau + Nghiên cứu trình bày sở lý luận đại dạy học giảng dạy tập Vật Lý trường THPT; vai trị cơng nghệ thơng tin với việc thực đổi phương pháp dạy học, làm sáng tỏ vai trò chức phàn mềm toán học Mathematica dạy học đại + Nghiên cứu tài liệu sách giáo khoa, tài liệu tham khảo, làm rõ chất vật lý chuyển động cong chất điểm thuộc chương “Động lực học chất điểm”-SGK Vật Lý lớp 10 THPT + Nghiên cứu tính phần mềm tốn học Mathematica, chúng tơi thấy phần mềm tốn đại dễ sử dụng đạt hiệu giáo dục cao, kết luận: Với khả kiến thức tin học kiến thức vật lý giáo viên học sinh nay, vấn đề áp dụng phần mềm toán Mathematica dạy học vật lý thực + Chúng tơi xây dựng hệ thống tập, soạn thảo tiến trình dạy học phần kiến thức “Chuyển động cong chât điểm” theo hướng đổi phương pháp giảng dạy có sử dụng phần mềm tốn học Mathematica Kết thực nghiệm sư phạm Với kết đề tài góp phần hồn thiện lý luận phương pháp dạy học vật lý, thực góp phần giải khó khăn giáo viên giảng dạy học sinh học tập phàn kiến thứ Như đề tài đạt mục đích đề khẳng định giả thuyêt khoa học ban đầu Khuyến nghị Để sử dụng thành tựu công nghẹ thông tin vào đổi phương pháp giảng dạy giảng dạy vật lý trường phổ thong, chúng tơi có khuyến nghị sau: Với Bộ Giáo Dục; Có đường lối đạo sát nội dung chương trình, chế độ sách phù hợp, kịp thời, cung cấp thiết bị thí nghiệm,đồ dùng dạy học, máy tinh điện tử phần mềm dạy học đảm bảo chất lượng tốt cho môn học.Kiên thực đổi phương pháp dạy học trường THPT Với trường học: Chỉ đạo đường lối Bộ giáo dục, tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên học tập nâng cao trình độ chuyên môn, tiếp cận với phương pháp, phương tiện dạy học đại thực đầy đủ chế độ sách nâng cao đời sống Giáo viên Với Thầy, Cô giáo cần tự học tập nâng cao trình độ chun mơn, mạnh dạn áp dụng phương pháp dạy học đại, sử dụng thiết bị, thí nghiệm phù hợp với học, đổi phương pháp giảng dạy để nâng cao chất lượng dạy học References GS-TS Tôn Tích Ái Phương pháp số NXBĐHQGHà Nội, 2001 GS-TS Tơn Tích Ái Phần mềm tốn cho kỹ sư NXBĐHQG Hà Nội, 2005 A.V Muraviep Dạy cho học sinh tự nắm kiến thức vật lý NXBGD1978 Nguyễn Hải Châu Những vấn đề chung đổi mowisgiaos dục trung học phổ thông, Nhà xuất giáo dục ,2007 TS Vũ Cao Đàm, Bài giảng chuyên đề Phương pháp nghiên cứu khoa học Hà Nội 2007 Trần Trọng Hƣng, 289 toán học, nhà xuất trẻ.,1997 Nguyễn Quang Học, Bài tập vật lý phổ thông nâng cao theo chuyên đề, nhà xuất ĐHQG Hà Nội, 2000 PGS.TS Đặng Xuân Hải Bài giảng chuyên đề Tiếp cận hệ thống tiếp cận điều khiển dạy hoc, 2008 Nguyễn Viết Kính, Bạch Thành Cơng, Phan Văn Thích Vật lý hoc đại cương (Tập 1) học nhiệt học, nhà xuất ĐHQG Hầ Nội, 2003 10 Nguyễn Thế Khôi, Phạm Quý Tƣ, Lê Tất Đạt, Lê chân Hùng, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Đình Thiết, Bùi Trọng tuấn, Lê trọng Tƣờng vật lý 10 nâng cao 11 Ngô Diệu Nga Bài giảng cao học chuyên đề dạy giải tập vật Lý, Khoa Sư Phạm 2008 12 Lê Đức Ngọc, Bài giảng chuyên đề cao học: Phát triển chương trình, Khoa Sư phạm ĐHQG Hà Nọi , 2008 13 PGS.TS Lê Đức Ngọc, Bài giảng chuyên đề đo lường đánh gia, 2008 14 Nguyễn Xuân Quế Sử dụng máy tính phân tích băng hình nghiên cứu tượng vật lý dạy học vật lý phổ thông, Tạp chí nghiên cứu giáo dục số 11, 1999 15 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Tổ chức hoạy động nhận thức cho học sinh dạy học vật lý trường phổ thông NXBĐHQGHà Nội.1999 16 GS Phạm Hữu Tòng, Bài giảng chuyên đề; Cao học PPGD Vật Lý Hà Nội 1998 17 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế: Phương pháp dạy học vật lý trường phổ thơng, NXBĐHSP,2002 18 Phạm Hữu Tịng, dạy học vật lý trường phổ thông theo định hướng phát triển dạy học vật lý tích cực, tự lực, tự chủ, sáng tạo tư khoa học, Hà Nội 2001 19 Bùi Gia Thịnh, Lƣơng Duyên Bình, Nguyễn Xuân Chi, Tơ Giang, Trần Chí Minh, Vũ Quang Bài tập Vật lý 10, SGK thí điểm, NXBGD2004 20 PGS-TS Đỗ Hƣơng Trà, Bài giảng chuyên đề phương pháp dạy học Vật lý Hà Nội 2008 21 TS Đinh Thị Kim Thoa Bài giảng Chuyên đề tâm lý học dạy học Hà Nội 2008 22.TS Nguyễn Xuân Thành Bài giảng phương pháp công nghệ dạy học đại 23 Phạm Viết Vƣợng, Giáo dục học, Nhà xuất ĐHQG Hà nội, 2000  ... Tiết 1: HƢỚNG DẪN HỌC SINH SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA Tiết 2: Sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào việc giảng dạy tập ? ?Chuyển động cong chất điểm? ??- SGK Vật lý lớp1 0 THPT Bảng 3.1:... phần mềm Mathematica Chƣơng 2: THỰC TRẠNG DẠY HỌC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN "CHUYỂN ĐỘNG CONG CỦA CHẤT ĐIỂM" – SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG HIỆN NAY VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP... Chương 1: Cơ sở lý luận đại giảng dạy tập vật Lý phổ thơng phần mềm tốn học Mathematica Chương 2: Thực trạng dạy học giải tập Vật Lý phần ? ?Chuyển đông cong chất điểm? ??- SGK Vật Lý lớp 10 THPT xây