(LUẬN văn THẠC sĩ) dạy học bài toán dao động và sóng sử dụng mô hình được xây dựng bằng phần mềm matlab

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC o0o ĐINH ĐỨC CHÍNH DẠY HỌC BÀI TỐN DAO ĐỘNG VÀ SĨNG SỬ DỤNG MƠ HÌNH ĐƢỢC XÂY DỰNG BẰNG PHẦN MỀM MATLAB LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI - 2009 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC o0o DẠY HỌC BÀI TOÁN DAO ĐỘNG VÀ SĨNG SỬ DỤNG MƠ HÌNH ĐƢỢC XÂY DỰNG BẰNG PHẦN MỀM MATLAB LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÝ) Mã số: 601410 Học viên: Đinh Đức Chính Cao học Sƣ phạm Vật lý khóa Cán hƣớng dẫn: TS Bùi Văn Loát HÀ NỘI - 2009 Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại hc Giỏo dc - HQGHN Lời cảm ơn Lun đƣợc hoàn thành từ cố gắng ngƣời thực hỗ trợ to lớn nhiều ngƣời Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn thầy cô giảng dạy trƣờng Đại học Giáo dục, Đại Học Quốc Gia Hà Nội quan tâm giúp đỡ suốt thời gian học tập thực luận văn tốt nghiệp Đặc biệt muốn cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Bùi Văn Loát - thầy ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, bảo, giảng dạy chuyên môn phƣơng pháp nghiên cứu đề tài khoa học Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến ngƣời thân yêu gia đình, bạn bè sát cánh động viên, ủng hộ tơi suốt q trình làm luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng 11 năm 2009 Học viên Đinh Đức Chính Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ SỬ DỤNG MƠ HÌNH Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG 1.1 Tổng quan mơ hình 1.1.1 Định nghĩa mô hình 1.1.2 Chức mơ hình Vật lý học 10 1.1.3 Các loại mơ hình Vật lý 11 1.1.4 Phƣơng pháp mơ hình nghiên cứu Vật lý giai đoạn của 11 1.1.5 Phƣơng pháp mơ hình dạy học Vật lý 14 Chƣơng TỔNG QUAN VỀ MATLAB VÀ CÁC ỨNG DỤNG 16 2.1 Giới thiệu chung 16 2.2 Sơ lƣợc GUI 18 2.3 Ứng dụng Matlab xây dựng mơ hình vật lý học ứng dụng giảng dạy 19 Chƣơng ỨNG DỤNG MATLAB THIẾT KẾ MỘT SỐ MƠ HÌNH DẠY HỌC TRONG PHẦN DAO ĐỘNG VÀ SÓNG (BAO GỒM DAO ĐỘNG CƠ, SÓNG CƠ VÀ ÂM HỌC) 21 3.1 Dao động điều hòa 21 3.1.1 Những vấn đề chung 21 3.1.2 Liên hệ dao động điều hòa với chuyển động tròn 28 3.1.3 Vấn đề tổng hợp dao động điều hoà 29 3.1.4 Dao động lắc lò xo 33 3.1.5 Dao động lắc đơn 38 3.2 Sóng học 45 3.2.1 Những vấn đề chung sóng học 45 3.2.2 Mơ truyền sóng 49 3.2.3 Giao thoa sóng học 51 Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN 3.2.4 3.3 Sóng dừng học 55 Sóng âm 59 3.3.1 Các khái niệm 59 3.3.2 Các tính chất âm 59 3.3.3 Hiệu ứng Doppler âm học 60 3.3.4 Mô hiệu ứng Doppler âm học 61 Chƣơng THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 63 4.1 Mục đích thực nghiê ̣m sƣ phạm 63 4.2 Đối tƣợng của thực nghiê ̣m sƣ phạm 63 4.3 Phƣơng pháp thực nghiê ̣m 64 4.3.1 Công tác chuẩn bị 64 4.3.2 Hình thức tổ chức quá triǹ h thực nghiê ̣m 64 4.3.3 Tiêu chí đánh giá kế t quả hoạt động thực nghiê ̣m sƣ phạm 64 4.4 Thời gian tiế n hành thực nghiê ̣m: 65 4.5 Kế t quả thực nghiê ̣m và nhâ ̣n xét 65 4.5.1 Kế t quả kiể m tra phầ n kiế n th ức khác , khơng sử dụng ph ƣơng pháp mơ hình hóa 65 4.5.2 Kế t quả kiể m tra sau h ọc xong nội dung Dao động, sóng cơ, sóng âm 66 4.5.3 Nhâ ̣n xét chung 67 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 75 Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Cuộc cách mạng công nghệ thông tin năm cuối kỷ 20 đem lại vô số thành tựu góp phần to lớn phát triển mặt xã hội loài ngƣời Hoạt động dạy học với hoạt động khác xã hội đƣợc tin học hóa mạnh mẽ Điều việc tiến hành xây dựng kết cấu hạ tầng thông tin mà chất nó nằm thay đổi nội dung, hình thức tổ chức dạy học thay đổi tƣ ngƣời dạy ngƣời học tất cấp bậc giáo dục Việc phát triển lực tƣ duy, lực giải vấn đề học sinh trung học phổ thông mục tiêu công đổi phƣơng pháp dạy học Đây nhiệm vụ khó khăn nội dung dạy học nặng nề chế độ thi cử định hƣớng mục đích học tập Học sinh trƣờng Trung học phổ thông ít có điều kiện để đƣợc rèn luyện tƣ khoa học, kĩ thu thập, xử lý thông tin Việc tiếp cận với tin học cách thƣờng xuyên dần hình thành cho học sinh kinh nghiệm thu thập xử lý thông tin, nhƣng chừng đó chƣa đủ Vai trò tổ chức hoạt động học tập ứng dụng cơng nghệ tin học địi hỏi ngƣời giáo viên phải hiểu sử dụng máy tính phần mềm cách thục Dạy học Vật lý dạy tƣợng Việc mô phỏng, mơ hình hóa tƣợng Vật lý phần mềm giúp học sinh nhận thức tƣợng cách trực quan Dạy học Vật lý với hỗ trợ mơ hình tiết kiệm thời gian tổ chức hoạt động nhận thức, tăng thời lƣợng thảo luận giải vấn đề thuộc chất tƣợng Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN Hiện mạng xã hội ảo trở nên phổ biến phát triển mạnh mẽ nhiều năm tới Việc tìm kiếm, chia sẻ thơng tin mạng internet trở nên phổ biến, điều đòi hỏi ngƣời giáo viên hệ có hiểu biết sâu máy tính, mạng, kĩ thuật số Trao đổi thông tin cộng đồng mạng xã hội ảo phát triển mạnh mẽ khiến cho lƣợng thơng tin lồi ngƣời tăng lên chóng mặt Việc lựa chọn thông tin có ích cho công tác giáo viên quan trọng Với giáo viên giảng dạy mơn Vật lý họ cần tiện ích, phần mềm, tài liệu… môn họ Nhƣ vậy, giáo viên cần đến công cụ đó có thể dễ dàng thiết kế, xây dựng mơ hình Vật lý, có cộng đồng phát triển đông đảo, đồng thời tính tƣơng thích kế thừa cao Matlab phần mềm có thể thỏa mãn đa số yêu cầu đó Xuất phát từ vấn đề trên, tác giả chọn đề tài: “Dạy học tốn dao động sóng sử dụng mơ hình xây dựng phần mềm Matlab” làm đề tài nghiên cứu luận văn Mục đích nghiên cứu  Sử dụng phần mềm Matlab thiết kế số mơ hình để giúp học sinh hình thành tƣ logic, giải vấn đề phần Dao động cơ, sóng âm học đƣợc học trƣờng phổ thông  Rèn luyện tƣ phê phán, đối thoại sáng tạo cho học sinh Đối tƣợng nghiên cứu  Các khái niệm Dao động học, sóng cơ, sóng âm nhƣ dao động tuần hoàn, tần số, biên độ, lƣợng, bƣớc sóng, vận tốc truyền sóng mối quan hệ chúng  Hoạt động giáo viên học sinh dạy học kiến thức Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN Giả thuyết khoa học Nếu có thể dùng phần mềm Matlab mơ hình hóa số khái niệm bản, tƣợng mối quan hệ đại lƣợng phần Dao động học, sóng âm học mơ hình giúp học sinh nhận thức sâu sắc chất Vật lý vấn đề có thể làm cho học sinh tiếp thu kiến thức cách tích cực, ghi nhớ cách logic vận dụng sáng tạo Việc mơ hình hóa góp phần đẩy mạnh q trình đổi phƣơng pháp giảng dạy mơn Vật lý trƣờng phổ thông Nhiệm vụ nghiên cứu  Nghiên cứu sở lý luận phƣơng pháp mơ hình hóa, đó tập trung vào mơ hình lý tƣởng, mơ hình kí hiệu, đồ thị, hình ảnh, quy luật vận động, biến đổi đối tƣợng Vật lý  Nghiên cứu nội dung dạy học thuộc phần Dao động học, sóng âm học chƣơng trình Vật lý phổ thơng  Nghiên cứu phƣơng pháp xây dựng mơ hình phần mềm Matlab  Thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá hiệu phƣơng pháp giảng dạy sử dụng mơ hình đƣợc thiết kế Matlab Phạm vi nghiên cứu  Các kiến thức dao động học, sóng sóng âm sách giáo khoa Vật lý lớp 12  Các thực nghiệm sƣ phạm 01 lớp 12 Phƣơng pháp nghiên cứu  Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận  Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm  Phƣơng pháp điều tra thăm dị Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN Đóng góp đề tài  Góp phần làm sáng tỏ vai trị phƣơng pháp mơ hình hóa phần mềm máy tính dạy học Vật lý trƣờng phổ thông  Cung cấp hiểu biết phần mềm Matlab ứng dụng  Tạo số mơ hình có giá trị thực tiễn Cấu trúc luận văn Trên sở nội dung đề tài lựa chọn, luận văn đƣợc chia làm phần nhƣ sau:  Chƣơng 1: Cơ sở lý luận phƣơng pháp dạy học Vật lý sử dụng mơ hình trƣờng phổ thơng  Chƣơng 2: Tổng quan Matlab ứng dụng  Chƣơng 3: Ứng dụng Matlab thiết kế số mô hình dạy học phần Dao động sóng (bao gồm Dao động cơ, sóng âm học)  Chƣơng 4: Thử nghiệm ứng dụng mơ hình đƣợc xây dựng Matlab vào dạy học trƣờng phổ thơng Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN Chƣơng 1.CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ SỬ DỤNG MÔ HÌNH Ở TRƢỜNG PHỔ THƠNG 1.1 Tổng quan mơ hình 1.1.1 Định nghĩa mơ hình Kiến thức hiểu biết nhà khoa học giới thƣờng đƣợc thể mơ hình Có nhiều định nghĩa mơ hình, theo định nghĩa David W Stockburger[1] “Mơ hình biểu diễn nội dung thuộc tính chất vật tƣợng giới thực” Cũng theo ông, mơ hình có hai dạng Thứ mơ hình vật lý, thí dụ nhƣ mơ hình máy bay, thiết kế kiến trúc nhà Thứ hai mơ hình kí tự, thí dụ nhƣ chữ viết, chƣơng trình máy tính hay phƣơng trình tốn học Trong Vâ ̣t lý ho ̣c , V.A Stopho đã đinh ̣ nghiã mơ hiǹ h nhƣ sau : “Mơ hình hệ thống đƣợc hình dung óc hay đƣợc thực cách vật chất, hệ thống đó phản ánh thuộc tính chất đối tƣợng nghiên cứu tái tạo nó, việc nghiên cứu mơ hình cung cấp cho ta thơng tin đối tƣợng.” Mơ hình phản ánh số thuộc tính chất vật, tƣợng đƣợc nghiên cứu Điều cho thấy vật, tƣợng đƣợc phản ánh nhiều mơ hình khác nhau, đó mơ hình thể vài thuộc tính mà ta quan tâm theo cách tiếp cận khác ngƣời xây dựng mơ hình Vậy mơ hình khơng đồng với vật, tƣợng mà phản ánh [1] David W.Stockburger, Introductory Statistics: Concepts, Models, and Applications, Emeritus Professor, Missouri State University Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN định sĩ số, khơng có thay đổi đáng kể dẫn đến thay đổi lớn phân loại học sinh 4.3 Phƣơng pháp thƣ ̣c nghiêm ̣ 4.3.1 Công tác chuẩn bị  Soạn chi tiế t chuẩn bị đầ y đủ giảng, tài liệu giảng dạy  Chuẩ n bi ̣cơ sở vâ ̣t chấ t , phƣơng tiện hỗ trợ dạy học (máy vi tính, projector, mơ hình, giảng điện tử) 4.3.2 Hình thức tổ chức q trình thực nghiệm  Tạo khơng khí học tập thoải mái cho lớp học để học sinh có thể bộc lộ nhiề u lƣ̣c của bản thân và làm chủ đƣơ ̣c hoa ̣t đô ̣ng ho ̣c của miǹ h  Yêu cầ u ho ̣c sinh chuẩ n bi ̣bài theo nhƣ̃ng gơ ̣i ý từ buổ i trƣớc của giáo viên quá trin ̀ h giảng da ̣y  Kiểm tra kết sƣ̣ chuẩ n bi ̣của học sinh về bài giảng để hƣớng tập trung học sinh vào giảng, đó giáo viên đóng vai trò ngƣời tổ chƣ́c và điề u khiể n lớp ho ̣c  Trong vài tình có thể cho vài học sinh lên bảng sử dụng mơ hình để diễn tả hiểu biết nội dung dạy học 4.3.3 Tiêu chí đánh giá kế t quả hoạt động thực nghiê ̣m sư pham ̣ Để đánh giá nhƣ̃ng kế t quả đa ̣t đƣơ ̣c quá triǹ h thƣ̣c nghiê ̣m sƣ phạm cần dựa vào sau đây:  Sử dụng kết học tập học sinh trƣớc áp dụng phƣơng pháp mơ hình hóa  Sƣ̉ du ̣ng kế t quả kiể m tra da ̣y phầ n Dao động cơ, sóng sóng âm lớp khác mà không sƣ̉ du ̣ng phƣơng pháp mô hình hóa  Sƣ̉ du ̣ng kế t quả kiể m tra da ̣y phầ n nhiê ̣t ho ̣c bằ ng viê ̣c áp du ̣ng phƣơng pháp mơ hin ̀ h hóa Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 64 Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN  So sánh tinh thầ n và thái đô ̣ ho ̣c tâ ̣p của ho ̣c sinh không áp du ̣ng và có áp du ̣ng phƣơng pháp mơ hình q trình giảng dạy Tiêu chí xế p loa ̣i ho ̣c tâ ̣p theo các mƣ́c : Giỏi – Khá - Trung biǹ h – Yế u – Kém mặt điểm số Điểm Xếp loại Giỏi 9, 10 Khá 7, Trung bình 5, Yếu 3, Kém 0,1, Tiêu chí xếp loại học tập theo điểm phẩy học kỳ Dhk: Xếp loại ≤ Dhk ≤ 10 ≤ Dhk < ≤ Dhk < ≤ Dhk < ≤ Dhk < Dhk < Xuất sắc Giỏi Khá Trung bình Yếu Kém 4.4 Phẩy Thời gian tiế n hành thƣ ̣c nghiêm: ̣ Tƣ̀ đầu năm học đến giảng dạy hết phần Dao động cơ, sóng sóng âm năm học 2009 – 2010 4.5 Kế t quả thƣ̣c nghiêm ̣ và nhâ ̣n xét 4.5.1 Kế t quả kiểm tra phầ n kiế n thức khác , không sử dụng phương pháp mô hình hóa Bảng kết học tập môn Vật lý điểm phẩy tổng kết học kỳ (lớp 11) lớp (chƣa áp du ̣ng phƣơng pháp mô hình giảng dạy): Lớp Sĩ số Xuất sắc Giỏi 12B 35 Đối chứng 36 Trung bình Yếu Kém 18 13 20 11 Khá Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 65 Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN Bảng số liệu so sánh tƣơng đối sức học thể qua kết kiể m tra của ho ̣c sinh hai lớp ở ho ̣c kỳ lớp 11 Kế t quả thể hiê ̣n tr ong bảng cho thấ y, hế t ho ̣c kỳ lớp 11, lƣ̣c ho ̣c của ho ̣c sinh lớp đối chứng lớp thực nghiệm chút thể số học sinh giỏi 4.5.2 Kế t quả kiểm tra sau học xong nội dung Dao động, sóng cơ, sóng âm Bảng kết kiểm tra hệ số môn Vâ ̣t lý nội dung Dao động cơ, sóng cơ, sóng âm lớp đối chứng (không áp dụ ng phƣơng pháp mơ hình giảng dạy) lớp tiến hành áp dụng giảng dạy với hỗ trợ mơ hình: Lớp Sĩ số Giỏi Khá Trung bình Yếu Kém 12B 37 24 Đối chứng 38 20 11 Để dễ dàng so sánh thay đổi mặt điểm số lớp từ học kỳ lớp 11 đến học tập xong nội dung Dao động cơ, sóng sóng âm ta có thể vẽ đồ thị theo tỉ lệ phần trăm nhƣ sau: Hình 44: Kết so sánh lớp Đối chứng Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 66 Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN Hình 45: Kết so sánh lớp Thực nghiệm Đồ thị nhƣ Hình 44: Kết so sánh lớp Đối chứng cho thấy tỉ lệ học sinh giỏi tăng lên nhƣng số học sinh yếu tăng, đó số khá, trung bình lại giảm Kết học tập tổng thể khơng có nhiều thay đổi Đồ thị Hình 45: Kết so sánh lớp Thực nghiệm cho thấy tỉ lệ học sinh khá, giỏi tăng từ 60% lên 78.4%, tỉ lệ học sinh trung bình, yếu giảm từ 40% xuống 21,6% Nhƣ kết mặt điểm số thay đổi theo chiều hƣớng tích cực cách rõ rệt Bài kiểm tra hệ số không đánh giá đƣợc hết tổng thể kết học tập nhƣng kiểm tra tổng quát nội dung, dài thời gian chuẩn bị Nhƣ học sinh có hội để hệ thống hóa kiến thức dựa nội dung môi trƣờng học tập với phƣơng pháp phƣơng tiện 4.5.3 Nhận xét chung Điểm số mơn học nhìn chung phản ánh đƣợc phần lớn hiệu trình dạy học Sự thay đổi theo hƣớng tăng tỉ lệ học sinh khá, giỏi lớp dấu hiệu tích cực cho thấy phƣơng pháp giảng dạy ứng dụng mơ hình đƣợc xây dựng luận văn đóng góp phần tác dụng Về mặt kiến thức, học sinh nhận biết khái niệm, quy luật vận động cách sâu sắc Điều đó thể chỗ đa phần học sinh phát biểu đƣợc Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 67 Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN khái niệm đại lƣợng, mối quan hệ đại lƣợng, nêu ví dụ khơng có sách giáo khoa phần số đó chủ động đƣa đƣợc dự đốn Q trình tƣơng tác thầy học sinh, học sinh với phƣơng tiện học tập (chủ yếu mơ hình), vấn đề phát sinh từ mơ hình làm tăng tính chủ động, tích cực học sinh q trình học Giáo viên hoàn toàn có thể giúp học sinh diễn tả, khắc sâu nội dung học thông qua việc chủ động chuẩn bị nhà , tự trình bày số nội dung học đó có sử dụng mơ hình đƣợc xây dựng phần mềm máy tính Đó sở để giáo viên chỉnh sửa lại phần nội dung học sinh đã tim ̀ hiể u và đƣa kế t luâ ̣n cuố i cùng cho bài giả ng Nhƣ vâ ̣y cả thày và trò đề u có tiếng nói chung h ọc nói riêng q trình học tập nói chung Trong q trình tiếp thu giảng giáo viên , học sinh có thể tham gia đóng góp nhiề u ý kiến bổ sung sử dụng mơ hình Thí dụ: quan sát mơ hình Hình 12: Mơ mối quan hệ dao động điều hòa chuyển động tròn đều, học sinh tự đƣa nhận xét: xét hình chiếu chạy trục hồnh Ox phƣơng trình chuyển động hẳn có dạng Cosin Đây phát không mẻ nhƣng nó sản phẩm tƣ Các học sinh khác cho ý kiến: khơng rõ đơn vị chiều dài mơ hình Đó phát có ích cho ngƣời học thể tƣ có quan sát thực tế, tƣơng tác tích cực Trong giai đoa ̣n q trình sử dụng phƣơng pháp mơ hình da ̣y ho ̣c, học sinh phát huy đƣợc khả suy luận logic, khả biến đổ i toán ho ̣c, cách thiế t lâ ̣p các phƣơng trình và vẽ đồ thị Thông qua đó , học sinh có thể hiể u mô ̣t cách sâu sắ c về ý nghiã vâ ̣t lý của các biể u thƣ́c và đinh ̣ luâ ̣t Học sinh ghi nhớ kiế n thƣ́c mô ̣t cách logic và có nguồ n gố c Nhƣ vâ ̣y học sinh không nhấ t thiế t phải học thuô ̣c lòng, ơn la ̣i cũ theo mơ Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 68 Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN hình khả hiểu để thuộc tăng lên nhiều Thí dụ: thay phải nhớ khái niệm “biên độ dao động” cách học thuộc hay phải tƣởng tƣợng học sinh quan sát, vẽ lại hình ảnh đồ thị đó mô tả biến đổi li độ x theo thời gian t, từ đó suy luận ngƣợc lại để kiến thức Thông qua các kế t quả thƣ̣c nghiê ̣m sƣ pha ̣m ứng dụng mơ hình đƣợc xây dựng phần mềm Matlab giảng dạy, ta có thể thấ y kế t quả học tập môn Vật lý học sinh lớp thực nghiệm tăng lên đáng kể Điều đó thể phần điểm số, ngồi thể khả quan sát đồ thị, phân tích thơng số, khái qt hóa thành quy luật vận động mối quan hệ đại lƣợng, khả tƣơng tác, phối hợp Đây thao tác tƣ quan trọng trình học tập hay lao động sau học sinh Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 69 Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN KẾT LUẬN Kế t quả đa ̣t đƣơ ̣c của đề tài Dựa mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu giả thuyết khoa học đặt ra, đề tài thực công việc nhƣ sau:  Nghiên cứu sở lý luận phƣơng pháp mơ hình hóa, đó tập trung vào mơ hình lý tƣởng, mơ hình kí hiệu, đồ thị, hình ảnh, quy luật vận động, biến đổi đối tƣợng Vật lý  Nghiên cứu nội dung dạy học thuộc phần Dao động học, sóng âm học chƣơng trình Vật lý phổ thơng  Nghiên cứu phƣơng pháp xây dựng mơ hình phần mềm Matlab  Thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá hiệu phƣơng pháp giảng dạy sử dụng mơ hình đƣợc thiết kế Matlab Kết công việc đạt sau:  Đề tài nêu rõ đƣơ ̣c ̣ thố ng sở lý luâ ̣n về sƣ̉ du ̣ng phƣơng pháp dạy học sử dụng mô hình, đặc biệt mơ hình lý tƣởng, kí hiệu, đồ thị đƣợc xây dựng phần mềm Matlab da ̣y ho ̣c Vâ ̣t lý ở trƣờng phổ thông  Nghiên cứu đầy đủ nội dung dạy học phần Dao động cơ, sóng sóng âm chƣơng trình Vật lý phổ thông trung học  Xây dựng thành cơng số mơ hình ảo phục vụ cơng tác giảng dạy với hỗ trợ phần mềm Matlab  Thơng qua việc sử dụng mơ hình dƣới tổ chức dạy học thầy giáo, học sinh có hội tốt để rèn luyện tƣ đối thoại, phê phán, sáng tạo, tăng tính tích cực, chủ động học sinh Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 70 Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN  Việc dạy học sử dụng mơ hình đƣợc xây dựng phần mềm Matlab giúp học sinh ghi nhớ, khắc sâu kiến thức cách dễ dàng Đóng góp của đề tài Dựa kết công việc thực hiện, có thể đánh giá đóng góp đề tài nhƣ sau:  Dạy học mô hin ̀ h hóa không phải là phƣơng pháp giảng da ̣y hoàn toàn mới có nhiều luận văn cao học ứng dụng phần mềm máy tính thiết kế mơ hình với mức độ khác Mỗi phần mềm lại có mạnh riêng dựa mục đích sử dụng Luận văn sử dụng Matlab làm tảng xây dựng mơ hình vật lý học vận dụng tƣơng đối hiệu tài nguyên phần mềm Hầu hết mô hình đƣợc xây dựng dƣới dạng ứng dụng độc lập, cho phép ngƣời dùng có thể vận dụng cách dễ dàng, không cần có nhiều kĩ phần mềm, khơng phải cài đặt chƣơng trình gốc Matlab  Các mơ hình đƣợc thiết kế có thể ứng dụng giảng dạy dƣới nhiều hình thức: giảng dạy lý thuyết, minh họa lý thuyết, tập, thảo luận Đặc biệt, đó có nhiều mơ hình đƣợc thiết kế đơn giản, mơ tả q trình dƣới dạng hình động (hoạt hình), có thể tƣơng tác đƣợc  Một số mơ hình đƣợc giáo viên sử dụng giảng dạy thực tế nhƣ công cụ hữu hiệu để đạt đƣợc mục đích dạy học Tính phù hợp mơ hình đƣợc xây dựng đƣợc thể cách rõ nét có nhiều mơ hình vật lý học đƣợc chia sẻ từ nhiều nguồn khác Với kế t quả trên, đề tài thực đƣợc nhiệm vụ đặt Các học Tƣ̀ kế t quả nghiên cƣ́u của đề tài, rút đƣợc bài ho ̣c: Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 71 Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN  Phƣơng pháp mô hin ̀ h da ̣y ho ̣c Vâ ̣t lý là phƣơng pháp có thể giúp rèn luyện nâng cao tƣ logic, chính xác sáng tạo ngƣời học  Phƣơng pháp mơ hình u cầu ngƣời dạy ngƣời học phải phối hợp thật chặt chẽ nghiêm túc trình xây dựng kiến thức, không, trọng tâm có thể khơng kịp hình thành khắc sâu cho học sinh phạm vi thời gian quy đinh ̣ của chƣơng triǹ h  Dạy học với hỗ trợ mơ hình phần mềm nói chung u cầu phải chuẩn bị đầy đủ thiết bị công nghệ có thể phát huy đƣợc hết hiê ̣u quả phƣơng pháp mơ hình giảng dạy  Việc ứng dụng Matlab giảng dạy không Việt Nam mà nƣớc ứng dụng phổ biến Matlab thể mạnh không việc thiết kế, xây dựng mơ hình mà lĩnh vực ứng dụng nó trở nên phong phú đƣợc coi nhƣ chuẩn mực tính toán Các trƣờng Đại học khoa học kĩ thuật số coi Matlab phƣơng tiện dạy lập trình thay cho cơng cụ trƣớc nhƣ Pascal, Turbo C  Phải hồn thiện mơ hình cịn nhiều thiếu sót, coi việc thƣờng xun tham khảo, phát triển mơ hình nhiệm vụ thƣờng xuyên Hạn chế  Khi sƣ̉ du ̣ng phƣơng pháp mô hiǹ h , thời gian bƣớc cản lớn phải triển khai thiết bị công nghệ xử lý cố liên quan đến thiết bị Do đó việc chuẩn bị cần đầu tƣ nhiều công sức  Các mơ hình phần mềm ứng dụng giảng dạy nhiều gây tập trung vào trọng tâm học tính sinh động nó  Luận văn chƣa thiết kế mơ hình cho nội dung dạy học chi tiết Có hai nguyên nhân dẫn đến việc này, thứ nội dung dạy Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 72 Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN học phù hợp với mô hình riêng, thứ hai nhiều ý tƣởng mơ hình xuất nhƣng khn khổ thời gian giới hạn trình độ khiến ngƣời viết khơng thực đƣợc  Các mơ hình xây dựng nhiều thiếu sót cần phải tiếp tục sửa chữa, hồn thiện Một số cơng việc cần làm đó việc cải thiện tốc độ thực thi chƣơng trình phần mềm  Do điề u kiê ̣n thời gian và khuôn khổ của luâ ̣n văn nên phầ n thƣ̣c nghiê ̣m sƣ pha ̣m không đƣợc thực phạm vi rộng, mang tính minh họa cụ thể mà chƣa mang tiń h khái quát Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 73 Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Đức Ngọc, Bài giảng chuyên đề cao học: Những vấn đề chung chương trình trung học phổ thơng, Khoa sƣ phạm, Đại học quốc gia Hà Nội, 2003 Lê Viết Dƣ Khƣơng, Matlab - Một công cụ tin học mạnh trợ giúp hữu hiệu việc giảng dạy nghiên cứu nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật, Tuyển tập báo cáo Hội thảo “Phát triển công cụ tin học trợ giúp cho giảng dạy, nghiên cứu ứng dụng toán học”, Hà nội, 4/1999, 55-74 Lƣơng Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên), Vật lý 12 sách giáo khoa chuẩn, Nhà xuất giáo dục, 2009 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học vật lý trường phổ thông, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 1999 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 Nguyễn Thị Thanh Huyền, Mô tốn dao động sóng chương trình vật lý THPT, Luận văn tốt nghiệp Đại học, 2008 Phạm Viết Vƣợng, Giáo dục học, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 2000 The Mathworks, MATLAB® - Creating Graphical User Interfaces, The MathWorks Inc, Apple Hill Drive, Natick, MA 01760-2098, 2004 The Mathworks, MATLAB Help MATLAB version 7.0.1, 9/2004 10 Tôn Tích Phương pháp số, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 2001 Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 74 Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN PHỤ LỤC Một chƣơng trình đồ họa tiêu biểu: chƣơng trình songnuoc.m function varargout = songnuoc_pause_play(varargin) % SONGNUOC_PAUSE_PLAY M-file for songnuoc_pause_play.fig % SONGNUOC_PAUSE_PLAY, by itself, creates a new SONGNUOC_PAUSE_PLAY or raises the existing % singleton* % % H = SONGNUOC_PAUSE_PLAY returns the handle to a new SONGNUOC_PAUSE_PLAY or the handle to % the existing singleton* % % SONGNUOC_PAUSE_PLAY('CALLBACK',hObject,eventData,handles, ) calls the local % function named CALLBACK in SONGNUOC_PAUSE_PLAY.M with the given input arguments % % SONGNUOC_PAUSE_PLAY('Property','Value', ) creates a new SONGNUOC_PAUSE_PLAY or raises the % existing singleton* Starting from the left, property value pairs are % applied to the GUI before songnuoc_pause_play_OpeningFunction gets called An % unrecognized property name or invalid value makes property application % stop All inputs are passed to songnuoc_pause_play_OpeningFcn via varargin % % *See GUI Options on GUIDE's Tools menu Choose "GUI allows only one % instance to run (singleton)" % % See also: GUIDE, GUIDATA, GUIHANDLES % Edit the above text to modify the response to help songnuoc_pause_play % Last Modified by GUIDE v2.5 28-Sep-2009 20:15:20 % Begin initialization code - DO NOT EDIT gui_Singleton = 1; gui_State = struct('gui_Name', mfilename, 'gui_Singleton', gui_Singleton, 'gui_OpeningFcn', @songnuoc_pause_play_OpeningFcn, 'gui_OutputFcn', @songnuoc_pause_play_OutputFcn, 'gui_LayoutFcn', [] , 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1}) gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1}); end if nargout [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else Đinh Đức Chính – Học viên cao học LL&PP K2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 75 Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý – Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end % End initialization code - DO NOT EDIT % - Executes just before songnuoc_pause_play is made visible function songnuoc_pause_play_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) % This function has no output args, see OutputFcn % hObject handle to figure % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % varargin command line arguments to songnuoc_pause_play (see VARARGIN) % Choose default command line output for songnuoc_pause_play handles.output = hObject; % Update handles structure guidata(hObject, handles); initialize_gui(hObject, handles, false); %Khoi tao chuong trinh % UIWAIT makes songnuoc_pause_play wait for user response (see UIRESUME) % uiwait(handles.figure1); % - Outputs from this function are returned to the command line function varargout = songnuoc_pause_play_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) % varargout cell array for returning output args (see VARARGOUT); % hObject handle to figure % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Get default command line output from handles structure varargout{1} = handles.output; % - Executes on button press in start function start_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to start (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) axes(handles.axes1); a = handles.metricdata.biendo; %Cap nhat bien cua dao dong w = 2*pi; %Tan so goc cua dao dong v = 30;dx=0.1;L=100;dt=0.03;tg=10; %Van toc truyen song, chia, quang duong, chia thoi gian, khoang thoi gian x = 0:dx:L; %Quang duong truyen song t = 0:dt:tg; %Thoi gian dao dong for k=1:length(x); for j=1:length(t); if (t(j)-x(k)/v)