Sử dụng phần mềm mathematica trong dạy học phần dao động và sóng điện từ chương trình sách giáo khoa vật lí lớp 12 tru

ứng nhu cầu đó, thì việc sử dụng phần mềm toán học Mathematica là một giải pháp tối ưu, vì đây là phần mềm đáp ứng được nhu cầu của đa số giáo viên trong công tác giảng dạy; phần mềm dễ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

HOÀNG VIỆT HƯNG

SỬ DỤNG PHẦN MỀM MATHEMATICA TRONG DẠY HỌC

PHẦN “ DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN

TỪ” CHƯƠNG TRÌNH SÁCH GIÁO

KHOA VẬT LÝ LỚP 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI - 2009

MỤC LỤC

Phần mở đầu

1 Lý do chọn đề tài……….1

2 Mục đích nghiên cứu………2

3 Đối tượng nghiên cứu……… 3

4 Nhiệm vụ nghiên cứu………3

5 Phạm vi nghiên cứu……… 3

6 Giả thuyết khoa học……… 3

7 Phương pháp nghiên cứu……….4

8 Đóng góp của đề tài……… 4

9 Cấu trúc Luận văn………5

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC TÍCH CỰC 1.1 Khái quát chung và nhiệm vụ của quá trình dạy học……….7

1.2 Mục đích đổi mới phương pháp dạy học… ……….8

1.3 Định hướng đổi mới……… ………10

1.4 Dạy học tích cực……… 11

1.5 Con đường hình thành kiến thức cơ bản của vật lý học……….16

1.6 Sử dụng Công nghệ thông tin trong giảng dạy vật lý………….………26

1.7 Mục đích giảng dạy phần Dao động và sóng điện từ cho học sinh phổ thông với sự hỗ trợ của phần mềm toán học Mathematica ………….……34

Chương 2: GIỚI THIỆU NHỨNG NÉT CƠ BẢN VỀ PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA VÀ CÁC ỨNG DỤNG

2.1 Quá trình hình thành và phát triển của Mathematica……… 36

2.2 Mathematica là hệ thống thực hiện các phép tính………36

2.3 Mathematica là ngô ngữ lập trình……… …39

2.4 Mathematica là hệ thống biểu diễn kiến thức toán học………40

2.5 Mathematica là môi trường tính toán………40

2.6 Các lệnh trong Mathematica 41

2.7 Các lệnh cơ bản của Mathematica trong tính toán bằng số 42

2.8 Đồ họa trong Mathematica 45

Chương 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA THIẾT KẾ BÀI GIẢNG PHẦN DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ 3.1 Ứng dụng phần mềm Mathematica thiết kế bài giảng ….……… 59

3.2 Dao động và sóng điện từ……… 71

3.3 Mạch chọn sóng LC………76

3.4 Sự lan truyền của sóng điện từ trong không gian……… 78

3.5 Truyền thông bằng sóng điện từ……… 80

3.6 Thực nghiệm sư pạm……… 84

Phụ lục………95 Kết luận và khuyến nghị

DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CNTT : Công nghệ thông tin

THPT : Trung học phổ thông

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh của công nghệ thông tin

đã tạo nên cuộc cách mạng trên mọi lĩnh vực hoạt động kinnh tế, chính trị, văn hóa, khoa học, xã hội,… Trước tình hình đó Đảng và nhà nước ta đã xác định tầm quan trọng mang tính chiến lược của việc ứng dụng công nghệ thông tin vào giáo dục

Nghị quyết số 26-NQ/TW, Bộ Chính trị về khoa học và công nghệ trong

sự nghiệp đổi mới đã nêu : "Tập trung sức phát triển một số ngành khoa học

công nghệ mũi nhọn như điện tử, tin học, " Nghị quyết Hội nghị lần thứ bảy

Ban Chấp hành Trung ương (khoá VII) ngày 30-7-1994 xác định : "Ưu tiên ứng

dụng và phát triển các công nghệ tiên tiến, như công nghệ thông tin phục vụ yêu cầu điện tử hoá và tin học hoá nền kinh tế quốc dân" Nghị quyết Đại hội đại

biểu Đảng toàn quốc lần thứ VIII nhấn mạnh : "Ứng dụng công nghệ thông tin

trong tất cả các lĩnh vực kinh tế quốc dân, tạo ra sự chuyển biến rõ rệt về năng suất, chất lượng và hiệu quả của nền kinh tế Hình thành mạng thông tin quốc gia liên kết với một số mạng thông tin quốc tế "[8] , về việc đẩy mạnh và phát triển công nghệ thông tin nhằm phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước

Trong công tác đào tạo, tin học có ảnh hưởng rất lớn Tin học hóa công tác giảng dạy phát triển theo hướng làm tăng hiệu quả đạt được trong công tác giáo dục Bên cạnh đó nó còn gắn liền với quá trình cải tiến công tác tổ chức, quản lý Tin học hóa công tác giáo dục không chỉ dừng lại ở việc xây dựng một

cơ sở hạ tầng về thông tin, mà còn gắn liền với việc thay đổi phương pháp, hình thức dạy học, từ đó giúp cho việc dạy và học có hiệu quả cao hơn

Mặc dù về mặt lý luận và thực tiễn khách quan cho thấy hiệu quả, lợi ích

to lớn của việc dạy học điện tử Nhưng tới nay những công trình nghiên cứu, tài

liệu về phương pháp xây dựng bài giảng điện tử và sử dụng chúng trong quá trình dạy học để nâng cao chất lượng, đảm bảo cho học sinh nắm vững kiến thức

và phát huy óc sáng tạo vẫn chưa được các nhà lý luận dạy học quan tâm đúng mức, vì vậy việc triển khai còn gặp nhiều khó khăn

Đổi mới phương pháp dạy học bên cạnh cung cấp kiến thức cho học sinh, cần phải rèn cho học sinh năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực làm việc độc lập và năng lực tự nghiên cứu khoa học

Tại các trường học phổ thông trên cả nước hiện nay nói chung và trên địa bàn thành phố Hà Nội nói riêng, học sinh ít được tạo điều kiện rèn luyện tư duy, nhận thức một cách logic, khoa học, năng lực tự giải quyết vấn đề Trong đổi mới phương pháp dạy học, chúng ta cần phải có thời gian để dần chuyển từ phương pháp dạy học truyền thống – giáo viên là trung tâm, là người truyền đạt kiến thức, người học tiếp thu kiến thức một cách thụ động… sang phương pháp dạy học hiện đại, lấy người học làm trung tâm Ở đây, giáo viên là người đóng vai trò hướng dẫn người học chủ động tiếp cận kiến thức một cách khoa học

Có thể thấy rất rõ điều vô lý là trong khi chúng ta mong muốn đưa người học về vị trí trung tâm trong giáo dục, ý kiến người học sẽ định hướng cho cách học của chính mình và cho cả sự phát triển của nền giáo dục thì chúng ta lại không quan tâm tới ý kiến, suy nghĩ của người học Điều này cũng có thể hiểu như việc chúng ta muốn học sinh, sinh viên, học viên chủ động trong học tập, chủ động trong nghiên cứu và là trung tâm của giáo dục Nhưng lại tiến hành theo phương thức gò bó, ép buộc, áp đặt mà không xem xét công việc đó có phù hợp với ý kiến của người học, với thời đại không

Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào quá trình dạy học trong thời điểm hiện nay là hoàn toàn phù hợp với xu thế của thời đại, nhất là đối với các trường học ở các thành phố, thị xã – nơi có điều kiện nhanh chóng tiếp thu công nghệ, đặc biệt ở Hà Nội – là trung tâm văn hóa, kinh tế, chính trị… của cả nước thì việc ứng dụng công nghệ vào dạy học là hoàn toàn cần thiết và khả thi Để đáp

ứng nhu cầu đó, thì việc sử dụng phần mềm toán học Mathematica là một giải pháp tối ưu, vì đây là phần mềm đáp ứng được nhu cầu của đa số giáo viên trong công tác giảng dạy; phần mềm dễ sử dụng, tính năng đồ họa, tính toán và đặc biệt đây là công cụ mạnh trong việc giúp giáo viên xây dựng các mô hình vật lý một cách dễ dàng, thuận tiện…Đó cũng chính là một trong các lý do giúp

chúng tôi chọn tên đề tài “ Sử dụng phần mềm Mathematica trong dạy học

phần “Dao động và sóng điện từ” chương trình sách giáo khoa vật lý lớp 12 – Trung học phổ thông làm đề tài Luận văn thạc sỹ

2 Mục đích nghiên cứu

Dựa trên cơ sở lý luận và thực tiễn trong quá trình dạy học của tập thể giáo viên và bản thân, cũng như điều kiện cơ sở vật chất của các trường hiện tại chưa đáp ứng được nhu cầu dạy và học, đặc biệt với bộ môn vật lý thì việc tiến hành thí nghiệm là rất quan trọng và vô cùng cần thiết Nhưng tuy nhiên, để tiến hành thí nghiệm vật lý cần phải có thiết bị chuẩn, hơn nữa không thể bài nào cũng tiến hành thí nghiệm được Nhiều khi ở một số trường học điều kiện không cho phép trang bị phòng thí nghiệm, đôi khi thiết bị thí nghiệm có, nhưng kết quả thí nghiệm không được như mong muốn, vì nhiều lý do cả về mặt chủ quan lẫn khách quan mang lại Vì vậy, trên thực tế việc học và dạy chay là khó tránh khỏi, đây là một phần nguyên nhân làm hạn chế khả năng tư duy, năng lực làm việc, năng lực tự giải quyết vấn đề…của học sinh

Để giải quyết vấn đề nan giải đó, nhất là trong vật lý thì việc mô phỏng các hiện tượng vật lý trên máy tính là vô cùng cần thiết trong quá trình dạy học,

nó góp phần làm tăng khả năng tư duy, nhận thực, năng lực sáng tạo, rèn luyện khả năng làm việc nhóm, khả năng tự giải quyết vấn đề của học sinh

3 Đối tƣợng nghiên cứu

Hoạt động dạy, học của giáo viên và học sinh khi có sự hỗ trợ bởi phần mềm toán học Mathematica

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của quá trình tin học hóa trong việc tổ chức

dạy học vật lý nói chung và trong dạy học phần dao động và sóng điện từ nói

riêng theo hướng làm tăng năng lực tư duy, nhận thức, sáng tạo, khả năng làm việc nhóm cũng như khả tự giải quyết vấn đề của học sinh phổ thông

- Nghiên cứu những vấn đề ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học vật

lý tại các trường THPT nói chung, tại trường THPT Yên Hòa nói riêng trong việc sử dụng phần mềm Mathematica nhằm hỗ trợ mô phỏng các hiện tượng vật

lý

- Đưa ra giải pháp xây dựng các mô hình mô phỏng một số hiện tượng

trong phần dao động và sóng điện từ

5 Phạm vi nghiên cứu

Luận văn nghiên cứu quá trình dạy học nói chung, dạy vật lý nói riêng trong trường THPT khi có sự hỗ trợ bởi phầm mềm toán học Mathematica mô

phỏng các hiện tượng vật lý, cụ thể là mô phỏng các hiện tượng trong phần dao

động và sóng điện từ Với mục đích nâng cao khả năng ứng dụng công nghệ

thông tin, khả năng giải quyết vấn đề, khả năng làm việc nhóm, năng lực nhận thức Giúp người học chủ động giải quyết vần đề khi gặp phải trong quá trình dạy học

6 Giả thuyết khoa học

Tin học hóa quá trình dạy học đã và đang chiếm ưu thế Đặc biệt là việc ứng dụng các phần mềm vào quá trình dạy học, phần mềm Mathematica một cách hợp lý, nó mang lại hiệu quả cao trong day học

Xây dựng các mô hình mô phỏng các hiện tượng vật lý, hỗ trợ giảng dạy,

từ đó dễ ràng giúp học sinh đưa ra các phương án giải quyết vấn đề trong phần

dao động và sóng điện từ, qua đó giúp cho học sinh thể hiện năng lực bản thân,

rèn luyện, phát triển khả năng tư duy, sáng tạo một cách toàn diện

7 Phương pháp nghiên cứu

a Phương pháp nghiên cứu lý luận

Dựa vào tài liệu lý luận dạy học làm sáng tỏ các quan điểm, trong tổ chức, điều khiển diễn biến quá trình dạy học Từ đó học sinh gải quyết những vấn đề gặp phải trong quá trình nhận thức

Sử dụng phần mềm toán học Mathematica và những tài liệu liên quan trong việc thiết kế, mô phỏng các hiện tượng vật lý phục vụ quá trình dạy học

Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, sách tham khảo, từ đó xác định chính xác nội dung, các khái niệm vật lý mà học sinh cần phải nắm được khi học phần dao động và sóng điện từ

b Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Nghiên cứu quá trình dạy học trong trường THPT nói chung và trường THPT Yên Hòa nói riêng thông qua các hoạt động: giảng dạy, dự giờ, thảo luận với các đồng nghiệp và đánh giá của học sinh Từ đó đánh giá tình hình dạy, học

phần dao động và sóng điện từ của học sinh phổ thông

Nghiên cứu quá trình sử dụng máy tính trong việc ứng dụng phần mềm Mathematica mô phỏng các hiện tượng vật lý bằng các mô hình, phục vụ công tác giảng dạy ở trường THPT

9 Cấu trúc Luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục Luận văn được thành 3 chương :

Chương 1: Cơ sở lý luận cơ bản về phương pháp dạy học tích cực

Chương 2: Giới thiệu những nét cơ bản phần mềm toán học Mathematica

và các ứng dụng

Chương 3: Ứng dụng phần mềm toán học Mathematica thiết kế bài giảng phần Dao động và sóng điện từ

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

TÍCH CỰC

1.1 Khái quát chung và nhiệm vụ của quá trình dạy học

1.1.1 Khái quá chung

Quá trình dạy học là sự thống nhất biện chứng gữa hai yếu tố cơ bản trong quá trong quá trình dạy học: hoạt động dạy và hoạt động học Hoạt động dạy và học có sự tác động qua lại lẫn nhau, tương hỗ lẫn nhau Nếu thiếu một trong hai hoạt động đó thì quá trình dạy học không thể diễn ra Để quá trình dạy học diễn

ra thực sự hiệu quả, chúng ta cần phải tính tới các yếu tố cơ bản sau:

a Đối với người dạy

Đây là hoạt động lãnh đạo, tổ chức, điều khiển hoạt động nhận thức của học sinh Để hoạt động dạy đạt kết quả cao thì người dạy phải :

- Đề ra mục tiêu, yêu cầu phù hợp đối với người học

- Xây dựng kế hoạch hoạt động dạy sát thực

- Tổ chức hoạt động dạy sao cho phù hợp với các đối tượng học

- Có phương pháp dạy thích hợp, nhằm kích thích tính tích cực, năng động, tự giác, chủ động sáng tạo của gười học bằng cách tạo nên nhu cầu, động

cơ, hứng thú, lòng ham hiểu biết…và làm cho người học ý thức được trách nhiệm cũng như nghĩa vụ của họ trong việc học

- Tổ chức kiểm tra, đánh giá kết quả của người học một cách khách quan Qua đó người dạy có cơ sở để điều chỉnh, sửa chữa kịp thời những hạn chế, thiếu sót của người học cũng như công tác giảng dạy của bản thân

b Đối với người học

Người học là chủ thể của nhận thức, hoạt động của họ có tính quyết định tới chất lượng của hoạt động dạy học Để hoạt động dạy học đạt hiệu quả cao thì người học phải:

- Tiếp nhận nhiệm vụ, kế hoạch học tập mà giáo viên đưa ra

- Tiến hành hoạt động nhận thức với mục tiêu giải quyết nhiệm vụ học tập được đưa ra

- Tự điều chỉnh hoạt động học tập của mình thông qua hoạt động kiểm tra, đánh giá bản thân và sự đánh giá của giáo viên Từ đó, điều chỉnh hoạt động học tập theo hướng tích cực hơn [1, Tr.50]

1.1.2 Nhiệm vụ của quá trình dạy học

Để đưa ra nhiệm vụ dạy học, chúng ta cần dựa trên những cơ sở:

- Mục tiêu đào tạo

- Sự phát triển của khao học công nghệ

- Đặc điểm của học sinh và tình hình cụ thể của nhà trường

Các nhiệm vụ của quá trình dạy học:

* Điều khiển, tổ chức học sinh nắm vững hệ thống tri thức phổ thông cơ bản, hiện đại, phù hợp với thực tiễn của đất nước về tự nhiên và xã hội, đồng thời rèn luyện cho học sinh hệ thống kỹ năng kỹ xảo tưng ứng

- Kỹ năng nắm bắt thông tin

- Kỹ năng làm việc theo nhóm

- Kỹ năng phân tích và giải quyết vấn đề

- Kỹ năng tổ chức và điều khiển

- Kỹ năng tự nghiên cứu…

* Tổ chức, điều khiển học sinh hình thành, phát triển năng lực phẩm chất, trí tuệ, đặc biệt là năng lực tư duy độc lâp và sáng tạo

* Tổ chức, điều khiển học sinh hình thành cơ sở thế giới quan khoa học, phẩm chất đạo đức nói riêng và phát triển nhân cách nói chung

1.2 Mục đích đổi mới phương pháp dạy học

1.2.1 Phương pháp dạy học

Phương pháp dạy học bao gồm phương pháp dạy và phương pháp học

Phương pháp dạy là cách thức mà người dạy trình bày tri thức, tổ chức kiểm tra hoạt động nhận thức của học sinh Ở đó, người dạy có thể áp dụng các phương tiện hiện đại nhằm đạt được các nhiệm vụ của dạy học

Theo quan điểm công nghệ dạy học, phương pháp dạy học là cách thức thiết kế và thi công quá trình dạy học của người giáo viên nhằm đạt được các nhiệm vụ dạy học Mỗi phương pháp bao gồm các yếu tố:

- Mục đích dạy học được xác định trước

- Hệ thống những hành động liên tiếp tương ứng

- Phương pháp hành động tương ứng

- Quá trình biến đổi của đối tượng bị tác động, kết quả thu được [2, Tr.15]

1.2.2 Mối quan hệ giữa mục tiêu, nội dung, phương pháp

* Mục tiêu: hướng tới đào tạo ra những người lao động tự chủ, sáng tạo,

có năng lực thích ứng nền kinh tế thị trường, có năng lực giải quyết vấn đề…từ

đó góp phần thực hiện mục tiêu “ Dân giàu nước mạnh xã hội công bằng văn minh”

* Nội dung: phải bảo đảm tính cơ bản, toàn diện, thiết thực, hiệu qủa có

hệ thống, coi trọng giáo dục tư tưởng, ý thức công dân cùng việc bảo tồn và phát huy truyền thống tốt đẹp, bản sắc văn hóa dân tộc sao cho phù hợp với sự phát triển về tâm sinh lý lứa tuổi của người học

* Phương pháp: một phương pháp dạy học tốt là phương pháp phát huy được tính tíc cực, chủ động của người học, giúp người học làm chủ động tìm hiểu nội dung mới, kiến thức mới, từ đó vận dụng những nội dung, kiến thức mới vào giải quyết vấn đề Với phương pháp tốt, sẽ giúp cho người học “ Học một biết mười”

Vậy dạy học là quá trình tự thiết kế, thi công của giáo viên, với học sinh

là quá trình tự thiết và trực tiếp thi công dưới sự hướng dẫn, hỗ trợ ít nhiều của giáo viên nhằm đạt chất lượng và hiệu quả trong dạy học

1.2.3 Thực trạng của việc dạy và học hiện nay

Ngành Giáo dục luôn đưa ra khẩu hiệu “ Biến quá trình đào tạo thành quá trình tự đào tạo” Cuộc cải cách Giáo dục lần thứ hai năm 1980 đã phần nào phát huy tính tích cực, nhằm tạo ra thế hệ những người lao động sáng tạo, chủ động, làm chủ đất nước

Nhưng trên thực tế, cho tới nay ở các trường THPT phương pháp dạy và học vẫn phổ biến đơn thuần chỉ là thông báo lượng kiến thức được định sẵn trong sách giáo khoa, học sinh học một cách thụ động Tình trạng chung trong các trường học hiên nay phổ biến vẫn là “Thầy đọc – Trò chép” hoặc giảng bài cùng với vấn đáp mang tính tái hiện, minh họa

1.2.4 Sự cần thiết phải đổi mới phương pháp dạy học

Đứng trước yêu cầu của sự công nghiệp hóa, hiện đại háo đất nước (2000

- 2020), sự thách thức trên con đường cạnh tranh và hội nhập, đòi hỏi ngành Giáo dục phải tiến hành đổi mới một cách toàn diện, trong đó có sự đổi mới cơ bản về phương pháp dạy và học Đây không chỉ là vấn đề quan tâm riêng của nước ta hiện nay, mà là vấn đề đã và đang được hầu hết các quốc gia quan tâm trong chiến lược phát triển đất nước – chiến lược phát triển nguồn nhân lực phục

vụ cho các mục tiêu kinh tế và xã hội

1.3 Định hướng đổi mới

Định hướng đổi mới phương pháp dạy học của ngành Giáo dục đã được đưa ra trong nghị quyết Trung ương 4 khóa VII (1-1993), nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII (12-1996), được thể chế hóa trong Luật Giáo dục (12-1998)

Khoản 2 điều 24 Luật Giáo dục ghi rõ “Phương pháp giáo dục phổ thông phải

phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện

kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” và hơn nữa nội dung đổi mới đó được Bộ Giáo dục cụ thể hóa trong chỉ thị số 15 (4-1999) Mục đích của đổi mới phương

pháp dạy học là nhằm đào tạo thế hệ trẻ năng động, sáng tạo, có khả năng làm việc nhóm, làm việc độc lập, có khả năng hoạch định và giải quyết vấn đề… Nhằm thực hiện mục tiêu công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước

1.4 Dạy học tích cực

1.4.1 Quan điểm về phương pháp dạy học tích cực

Phương pháp dạy học tích cực là phương pháp dạyhọc theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học

Phương pháp dạy học tích cực là hướng tới hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học, tập chung phát huy tính tích cực của người học chứ không chỉ tập chung phát huy tính tích cực của người dạy Xong để cho người học phát huy tính tích cực của mình thì người dạy phải nỗ lực nhiều hơn

so với phương pháp dạy thụ động

Muốn đổi mới cách học của người học thì trước hết người dạy phải thay đổi cách dạy Cách dạy chỉ đạo cách học và ngược lại thói quen học của người học cũng ảnh hưởng tới cách dạy của giáo viên Có khi người học đòi hỏi cách dạy tích cực ở người dạy, nhưng người dạy chưa đáp ứng được và ngược lại có khi người dạy áp dụng PPDHTC nhưng vẫn thất bại, vì người học vẫn quen với lối học thụ động Chính vì vậy người dạy phải kiên trì sử dụng phương pháp dạy tích cực nhằm dần tao cho học sinh thói quen học tập theo cách chủ động, từ thầp lên cao, từ cơ bản đến phức tạp Để phương pháp dạy học tích cực đạt hiệu quả cao thì cần có sự hợp tác giữa thầy và trò, giữa giáo viên với nhà trường, giữa các đơn vị quản lý giáo dục…

Để phương pháp dạy học tích cực đạt được hiểu quả cao thì chúng ta cần đổi mới một cách toàn diện từ các khâu quản lý, tổ chức dạy, học tới khâu kiểm tra đánh giá

1.4.2 Phương pháp dạy học tích cực

Là cách dạy hướng tới việc học tập tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, chống lại thói quen học tập thụ động của học sinh

Dạy và học tích cực là một trong những mục tiêu chung và đồng thời đó cũng là tiêu chuẩn về giáo dục hiệu quả, hướng dẫn cho việc đổi mới cả phương pháp đào tạo giáo viên và dạy học trong trường phổ thông

Dạy học tích cực đem lại hiệu quả cao trong giáo dục Học sinh tham gia một cách tích cực và kiến tạo, qua đó người học xây dựng mối liên hệ thông tin mới và những kiến thức, kỹ năng sẵn có

1.4.3 Những dấu hiệu cơ bản của PPDHTC

` a Dạy học thông qua việc tổ chức các hoạt động của học sinh

Khi đề cập đến quá trình dạy học thông qua việc điều chỉnh các hoạt động

của học sinh, nhiều tác giả cũng đưa ra nhận định như: “ Suy nghĩ tức là hành

động”(J.Piagiê), “ Cách tốt nhất để hiểu là làm” ( Kant) Sinh thời Bác Hồ luôn

luôn nhắc nhở chúng ta rằng: “Học để hành; học và hành phải đi đôi Học mà

không hành thì vô ích; hành mà không học thì hành không trôi chảy”[2 Tr.93]

Trong PPDHTC thì người học có vai trò là chủ thể của hoạt động, hoạt động học được người học tổ chức dưới sự hướng dẫn, chỉ đạo của GV Qua đó

HS tự khám phá những kiến thức mới chứ không thụ động tiếp thu tri thức sẵn

có Người học trực tiếp quan sát, nghiên cứu, thảo luận, làm thí nghiệm thực hành và tự giải quyết vấn đề được đặt ra theo cách của chính mình Để từ đó nắm bắt được kiến thức, kỹ năng, phương pháp tìm ra kiến thức dựa trên nền tảng những kiến thức vốn có của bản thân không theo một khuôn mẫu định sẵn

Ở đó, người học có cơ hội bộc lộ, phát huy khả năng “ Từ học làm đến biết làm,

muốn làm, muốn tồn tại và phát triển như nhân cách của một con người lao

động; tự chủ năng động và sáng tạo” [2, Tr.94 ].

b Dạy học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học

Trong hoạt động dạy và học, chúng ta phải chú trọng nâng cao hiệu quả của việc dạy song song với mục tiêu dạy học

Ngày nay, chúng ta đang đứng trong thời kỳ bùng nổ về khoa học và công nghệ thì việc dạy phương pháp học cốt lõi là dạy cho người học phương pháp tự học Một trong những yếu tố quan trọng bảo đảm thành công trong việc học và nghiên cứu khoa học là: khả năng phát huy kịp thời, giải quyết hợp lý những vấn

đề, tình huống nảy sinh trong thực tiễn

Rèn cho người học thói quen tự học, linh hoạt trong ứng dụng những điều mình học được vào giải quyết tình huống có vấn đề, từ đó khơi dạy lòng ham học hỏi, ham hiểu biết, khám phá vốn có ở mỗi người

c Hoạt động tập thể, hợp tác

Kiến thức của các HS trong lớp là không đồng đều, người dạy phải chấp nhận nó, sự phân hóa đó càng cao khi ở trình độ cao Vì vậy, cần có sự hỗ trợ, hợp tác giữa những người học trong hoạt động học Có như vậy, không chỉ giúp cho những người học có ý trí phấn đấu mà còn rèn luyện cho người học kỹ năng

và tinh thần làm việc tập thể [7, Tr 12]

d Vai trò của Giáo viên

Người GV trước kia dạy học theo phương pháp truyền thống: thông báo, giải thích, minh họa Nay chuyển sang PPDHTC, GV không còn đóng vai trò đơn thuần chỉ là người truyền đạt kiến thức, còn là người thiết kế, tổ chức, hướng dẫn các hoạt động độc lập nhằm giúp HS tự lực chiếm lĩnh các tri thức khoa học mới, hình thành kỹ năng, thái độ mới theo yêu cầu của trương trình

Trên lớp HS hoạt động là chính Để đạt được điều đó thì: GV khi chuẩn bị phải đầu tư nhiều công sức và thời gian thì mới có thể thực hiện bài trên lớp với vai trò là người gợi mở, động viên, cố vấn, là trọng tài trong các hoạt động tìm tời, tranh luận của HS Vai trò của GV ở đây không bị hạ thấp, mà còn được đề cao hơn nhiều so với trước Ở đây, người GV phải có trình độ chuyên môn sâu, rộng, trình độ sư phạm lành nghề, là người có đầu óc sáng tạo và nhạy cảm, linh

hoạt trong tổ chức các hoạt động của HS, các tình huống xuấ hiện ngoài dự kiến của cả GV và HS

Điểm khác nhau giữa dạy học theo phương pháp tích cực và dạy học

phương pháp dạy học thụ động được đưa ra trong bảng 1

Bảng 1 Phương pháp dạy học thụ động Phương pháp dạy học tích cực

Tập trung vào hoạt động của GV Tập trung vào hoạt động của HS

GV thuyết trình và đối thoại là chính GV thiết kế, tổ chức, hướng dẫn các

kiến thức trong bài dựa vào kỹ năng

và kinh nghiệm của mình

GV huy động vốn kiến thức, kinh nghiệm của HS để xây dựng bài và giao tiếp Thầy – Trò được đưa lên hàng đầy

Quan hệ giao tiếp giữa thầy và trò,

nhưng thầy giữa vai trò chủ yếu

Quan hệ giao tiếp giữa thầy – trò, trò – trò với vai trò hợp tác

HS trả lời theo sách giáo khoa và vở

ghi

Luôn khuyến khích HS nêu những kiến thức, hiểu biết của cá nhân về vấn đề đang được tiếp cận

GV đưa ra ví dụ mẫu và yêu cầu HS

thực hành tương tự

HS tự xác định vấn đề và giải quyết vấn đề

Không phát huy được tính tích cực

của HS trong việc tham gia xây dựng

bài

Khuyến khích HS đưa ra câu hỏi trong quá trình học, nghe giảng Phát huy tính tích cực trong học tập của

HS tham gia xây dựng bài

HS làm bài hoàn toàn phụ thuộc vào HS làm bài tập có tính sáng tạo, tự

sách giáo khoa và những tài liệu ghi

chép trên lớp

nêu ra tình huống có vấn đề và giải quyết tính huống có vấn đề đó

GV độc quyền đánh giá và cho điểm

cố định, đánh giá theo tiêu trí có sẵn

GV khuyến khích HS nhận xét, bổ xung cho câu trả lời của bạn, tham gia vào quá trình đánh giá kết quả bài học

[2, Tr.98]

Qua bảng so sánh trên, chúng ta có thể thấy được phương pháp dạy học tích cực mới đáp ứng được nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực cho xã hội hiện nay

e Kết hợp đánh giá của thầy và tự đánh giá của trò

Mục đích của việc đánh giá là nhận định về thực trạng của việc dạy và học, để từ đó điều chỉnh hoạt động dạy và học

Với phương pháp dạy học truyền thống thì người dạy độc quyền đánh giá, người học là đối tượng đánh giá

Với phương pháp dạy học tích cực, luôn phát huy vai trò chủ động, tích cực của người học để chuẩn bị cho HS khả năng học tập liên tục, suốt đời như một mục tiêu giáo dục thì: GV phải hướng dẫn HS phát triển kỹ năng tự đánh giá để HS có thể tự điều chỉnh cách học của bản thân

Các PPDHTC đào tạo cho xã hội những con người năng động, tự chủ, có khả năng tự giáo dục, sớm thích ứng với cuộc sống, dễ hòa nhập với cộng đồng, đồng thời người học có ý thức giáo dục bản thân trong các hoạt động của mình

Quá trình kiểm tra đánh giá, không chỉ giúp cho người học tái hiện kiến thức, mà còn kích thích óc sáng tạo của người học

1.5 Con đường hình thành kiến thức cơ bản của vật lý học

Những kiến thức cơ bản của vật lý học là những nội dung chính của môn vật lý trong chương trình phổ thông như:

- Các khái niệm vật lý đại cương

1.5.1 Những điều cần thiết khi xây dựng kiến thức cơ bản của vật lý học

* Đảm bảo tính khoa học, tính chính xác, tính thời sự Những kiến thức

cơ bản đã được các nhà khoa học khẳng định tính đúng đắn của chúng bằng các con đường khác nhau

* Đảm bảo cho HS có thể tham gia vào quá trình tái tạo ra những kiến thức cơ bản đó, theo cách đơn giản và dễ tiếp thu nhất Quá trình tham gia, giúp

HS phát huy tính tự lực, phát huy năng lực làm việc nhóm, năng lực phát hiện

và giải quyết vấn đề Để HS tiếp thu một cách dễ dàng thì người dạy cũng như các nhà biên soạn giáo trình phải phân chia giáo trình, môđun kiến thức thành các các phần nhỏ mang tính vừa sức và thời gian của HS trên lớp

* Đảm bảo điều kiện cơ sở vật chất và tinh thần đầy đủ, giúp HS có thể thực hiện quá trình nhận thức một cách đơn giản, phù hợp

Ví dụ: để tiếp thu một lượng kiến thức mới trong vật lý thực nghiệm thì

HS cần phải có đủ lượng kiến thức ban đầu liên quan tới vấn đề cần giải quyết,

có kỹ năng làm thực nghiệm, với đầy đủ thiết bị thực hành và đảm bảo chúng hoạt động tốt

* Đảm bảo sự phát triển liên tiếp những mâu thuẫn nội tại, mà khi giải quyết những mâu thuẫn ấy sẽ dẫn HS tới kiến thức cần đạt được, qua việc giải

quyết các mâu thuẫn ấy, HS ngoài việc hình thành được hệ thống kiến thức thì đồng thời các kỹ năng, năng lực mới cũng được hình thành [3, Tr.46-47]

1.5.2 Xây dựng và hình thành các khái niệm cơ bản của vật lý

a Các đặc điểm của các khái niệm vật lý

* Các khái niệm của vật lý là hình thức cơ bản của nhận thức lý tính, chúng được hình thành do quá trình hoạt động tư duy mang tính khái quá hóa và trừu tượng hóa Trong đó:

- Khái quát hóa là quá trình đưa ra cái chung thông qua hàng loạt các sự vật hiện tượng cụ thể quan sát được

- Trừu tượng hóa là thoát ly khỏi dấu hiệu cụ thể, phân biệt những hiện tượng và các sự vật với nhau

* Một khái niệm mới được hình thành trong quá trình tìm hiểu một khía cạnh mới của sự vật hiện tượng, mà ta không thể giải thích được bằng các khái niệm cũ

* Quá trình nhận thức các khái niệm vật lý phụ thuộc vào trình độ nhận thức thế giới khách quan của mỗi người Do đó, các khái niệm vật lý không phải

là bất biến mãi mãi mà có thể thay đổi, trở thành phong phú hơn, đầy đủ hơn, chính xác hơn, đôi khi phức tạp hơn Quá trình nhận thức đó còn phụ thuộc vào trình độ nhận thức, trình độ phát triển khoa học kỹ thuật

* Các khái niệm về các đại lượng vật lý: lực, vận tốc, cường độ dòng điện,…Mỗi đại lượng đều có đặc điểm định tính và định lượng Trong đó:

- Định lượng cho ta biết cách đo lường độ lớn, nhỏ, mạnh hay yếu của các đại lượng đó

- Định tính biểu hiện tính chất về mặt nào đó của sự vật hiện tượng Ví dụ: gia tốc biểu thị sự thay đổi của vận tốc về độ lớn,…

Các khái niệm về đại lượng vật lý, được đặc trưng bởi sự thống nhất giữa đặc điểm định tính và định lượng, trong đó nhiều khi đặc điểm định lượng nổi lên hàng đầu do yêu cầu chính xác[3, Tr.48-50]

b Các giai đoạn của quá trình hình thành khái niệm cơ bản của vật lý

Khái niệm vật lý được hình thành qua các giai đoạn: phát hiện đặc điểm định tính, chỉ ra đặc điểm định lượng, định nghĩa khái niệm, đơn vị đo và ứng dụng thực tế

Giai đoạn 1: Phát hiện định tính

Khi giải quyết mâu thuẫn giữa cái đã biết và cái chưa biết tức là: khái niệm cũ không đủ để mô tả, giải thích được các sự vật hiện tượng mới xuất hiện

đó, khi ấy một khái niệm mới ra đời nhằm giải thích, mô tả cho hiện tượng mới

đó Vì vậy, GV cần tạo ra các tình huống có mâu thuẫn, trong đó xuất hiện các tính chất mới của sự vật, hiện tượng Với sự nỗ lực sử dụng kiến thức đã có của

HS không thể giải quyết được nhiệm vụ đặt ra, từ đó HS hiểu phải đưa ra khái niệm mới nhằm mục đích gì, đặc trưng cho tính chất, đặc tính mới nào Đây chính là đặc điểm định tính của khái niệm

Giai đoạn 2: Đặc điểm định lượng của khái niệm

Chỉ rõ mối liên hệ định lượng giữa khái niệm cũ với khái niệm mới Định lượng của khái niệm mới phải thống nhất với đặc điểm các khái niệm cũ Thông thường, các đặc điểm định lượng của đại lượng vật lý mới được biểu diễn bằng công thức toán học liên hệ với đại lượng cũ

Giai đoạn 3: Định nghĩa đại lượng vật lý

Khi định nghĩa một khái niệm vật lý nào đó thì chúng ta cần thực hiện các bước sau:

- Phân biệt sự vật hiện tượng cần định nghĩa với tất cả các sự vật khác tiếp cận nó

- Chỉ ra các dấu hiệu bản chất của sự vật cần định nghĩa

Giai đoạn 4: Xác định đơn vị đo

Đơn vị trong vật lý gồm có đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất

Khi khái niệm đã được định nghĩa thì cần phải xác định đơn vị đo của khái niệm

đó, khi xác định đơn vị cần phải thỏa mãn các yêu cầu:

- So sánh hai đại lượng tương ứng của ít nhất hai vật, trong đó chúng ta phải chọn một vật làm để so sánh Vật được so sánh phải có cùng đặc điểm định lượng với vật làm chuẩn

- Qua định nghĩa đơn vị GV có thể chỉ ra cho HS cách xác định một đại lượng vật lý và so sánh nó với vật làm chuẩn

Giai đoạn 5: Vận dụng khái niệm vào thực tiễn

Để vận dụng khái niệm đó vào thực tiễn thì ta cần phải biết những biểu hiện của nó trong thực tiễn, trên các sự vật, hiện tượng cụ thể, từ đó dự đoán dấu hiệu, những hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn bằng các giác quan hay đo đạc, nhờ đó mà khái niệm mới đó sẽ được hiểu sâu hơn

Khi vận dụng các khái niệm vào thực tiễn, có lúc chúng ta gặp phải sự vật hiện tượng mới, yêu cầu chúng ta phải mở rộng, bổ xung khái niệm cho hoàn chỉnh hơn, dễ hiểu hơn [3, Tr.51-58]

1.5.3 Những con đường hình thành định luật vật lý

a Các đặc điểm của định luật vật lý

V.I LêNin nói “Khái niệm về quy luật là một trong những mức độ nhận

thức của con người về sự thống nhất và sự liên hệ, sự phụ thuộc lẫn nhau và sự toàn bộ của quá trình trong vũ trụ Định luật là phản ánh của vật chất tồn tại trong vận động”[3, Tr.62] Khi chúng ta tìm ra một định luật mới, tức là chúng

ta đã chỉ ra các mặt, các thuộc tính của từng sự vật hiện tượng Vật lý là môn khoa học nghiên cứu nhằm chỉ ra các thuộc tính, các mối liên hệ giữa các sự vật hiện tượng

Các định luật vật lý mô tả các hiện tượng xảy ra trong tự nhiên, nó thể hiện mối liên hệ khách quan, phổ biến giữa các thuộc tính của các đối tượng, các quá trình và trạng thái được mô tả, thông qua các đại lượng vật lý Định luật vật

lý có tính tất yếu, tính phổ biến và khách quan

Các định luật vật lý được thiết lập nhằm phản ánh các quy luật tự nhiên

và nó được hoàn thiện dần theo sự phát triển của khoa học Ví dụ: thời Aristot

đưa ra thuyết địa tâm, sang thời Côpécnic thì đưa ra thuyết nhật tâm, thuyết nhật tâm đã phản ánh đúng hiện thực khách quan

Toán học đã góp phần không nhỏ trong quá trình phát triển của vật lý, là phần không thể thiếu trong vật lý (chúng ta có cả môn học: Phương trình toán lý) Nó là công cụ rất quan trọng, được dùng để biểu diễn các định luật vật lý, vì

đa số các định luật vật lý có tính định lượng Các phương trình toán học có thể biểu diễn một cách chính xác quy luật tự nhiên của vật lý và từ lý thuyết cùng các suy luận toán học logic đã dự đoán đúng các quy luật tự nhiện

b Con đường hình thành định luật vật lý

Dựa vào đặc điểm của các định luật vật lý mà người ta chia làm các dạng định luật:

Định luật động lực học: cho ta biết một đối tượng riêng lẻ trong những điều kiện đã cho sẽ hoạt động như thế nào (định luật Ôm, định luật II NưuTơn,…)

Định luật thống kê: cho biết phần lớn các đối tượng trong một tập hợp sẽ thể hiện như thế nào trong điều kiện cụ thể (ví dụ: khảo sát khí lý tưởng, ta lập phương trình P ~ k.m.n 2

v , trong đó thể hiện mối liên hệ áp suất P, khối lượng phân tử m, n là số phân tử trong một đơn vị thể tích và vận tốc trung bình của bình phương vận tốc chuyển động của các phân tử khí)

Định luật bảo toàn: cho biết một đại lượng vật lý nào đó là không đổi trong điều kiện xác định ( ví dụ: trong một hệ kín năng lượng của hệ được bảo toàn,…) [3, Tr.64]

Mỗi loại định luật đều có những con đường hình thành riêng, cụ thể như:

* Quan sát trực tiếp cùng sự khái quát hóa lý thuyết:

Từ những kết luận của khái quát hóa lý thuyết, phép suy luận diễn dịch đã giúp ta phát hiện ra những quy luật, giải thích được các hiện tượng cũng như tiên đoán các hiện tượng mới Quá trình này diễn ra theo các giai đoạn:

Giai đoạn 1: Sau khi quan sát tự nhiên, thực nghiệm kết hợp những kinh

nghiệm vốn có của bản thân, HS phải mô tả hiện tượng quan sát được trong những điều kiện cụ thể

Giai đoạn 2: Khái quát hóa những kết quả thu được trong giai đoạn 1,

làm nổi bật cái chung, cái bản chất, cái giống nhau, chỉ ra các điều kiện cần và

đủ mà trong đó hiện tượng xảy ra

Giai đoạn 3: Giải thích những kết quả thu được

Dựa vào những kiến thức, kỹ năng, kinh nghiệm vốn có của bản thân, HS vận dụng tất cả các kiến thức đã biết nhưng không giải thích được hiện tượng mới, từ đó bắt buộc HS phải đưa ra phỏng đoán hiện tượng diễn ra do một tính chất mới của sự vật, do một quy luật mới của hiện tượng mà HS chưa biết trước

đó Sự phỏng đoán là một giả thuyết, từ giả thuyết đó giúp ta tiên đoán được những hiện tượng xảy ra trong điều kiện mới, hoàn cảnh mới Đó là bằng chứng

để xem giả thuyết phản ánh đúng hay sai quy luật tự nhiên Càng nhiều giả thuyết được đưa ra, càng giúp cho HS có nhiều cơ hội lựa chọn giả thuyết mang tính khái quát nhất, chung nhất; đây chính là một đặc trưng của tư duy sáng tạo, logic

Trong đó, vai trò quan trọng của trực giác, sự nhạy cảm của tư duy khoa học là một bước nhảy vọt trong tư duy của HS

Giai đoạn 4: Kiểm tra tính đúng đắn

Thực tiễn giúp ta kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết theo hai cách:

- Kiểm tra trực tiếp giải thuyết trong thực tiễn không qua suy luận trung gian (ví

dụ kiểm tra sự rơi tự do của các vật,…)

- Kiểm tra thông qua hệ quả rút ra từ giả thuyết, những suy luận logic, suy luận toán học Sự suy luận được tiến hành một cách chặt chẽ và có hệ thống [3, Tr.67-70]

* Quan sát trực tiếp cùng sự khái quát hóa

Bằng con đường quan sát trực tiếp, chúng ta chỉ thu được những đặc tính, dấu hiệu bên ngoài của các sự vật, hiện tượng một cách rời rạc, do đó chúng ta cần có phép quy nạp để đưa ra thuộc tính chung nhất, thể hiện bản chất của sự vật, hiện tượng đó, từ đó khái quát hóa chúng thành định luật vật lý

Bằng con đường này, HS có cơ hội tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, nhận biết dấu hiệu cảm tính của đối tượng Sự khái quát hóa đó giúp HS trả lời câu hỏi “vì sao lại thế?”

* Từ những mệnh đề lý thuyết tổng quát

Đây là con đường mà chúng ta phải thực hiện ở quá trình sau của nhận thức, vì cần phải đưa ra được một số mệnh đề lý thuyết tổng quát HS chỉ thực hiện bằng con đường này khi đã tích lũy được khá nhiều kiến thức tổng quát Để thực hiện theo con đường này phải đi từ các mệnh đề đã được khẳng định chắc chắn, để chúng ta có thể thực hiện phép suy luận diễn dịch từ các mệnh đề đó Quá trình nhận thức này có thể trải qua các giai đoạn:

- Trình bày một sự vật, hiện tượng tự nhiên mà ta chưa giải thích được, chưa dự đoán được diễn biến của nó, chưa biết các mối liên hệ với các sự vật, hiện tượng khác

- Đưa ra một mệnh đề lý thuyết mà dự đoán là nó có mối liên hệ với hiện tượng đang xét Mệnh đề đưa ra phải có tính chắc chắn

- Từ mệnh đề lý thuyết suy ra hệ quả logic thể hiện mối liên hệ giữa các

sự vật hiện tượng như một định luật vật lý

- Bằng thực nghiệm để kiểm chứng hệ quả mà ta vừa đưa ra xem có phù hợp với thực tiễn không Nếu phù hợp thì mệnh đề ta vưa đưa ra đó trở thành một định luật vật lý ( ví dụ như định luật ôm)

c Các con đường hình thành các thuyết vật lý

* Đặc điểm của các thuyết vật lý

Một thuyết khoa học bao gồm hệ thống những tư tưởng, quy tắc, quy luật được dùng làm cơ sở cho ngành khoa học để giải thích các sự vật hiện tượng

nhằm hiểu rõ bản chất của chúng, từ đó con người có khả năng tác động vào các

sự vật, hiện tượng đó một cách có hiệu quả Một thuyết vật lý có các đặc điểm:

- Phải có tính thực tiễn; thuyết vật lý được xây dựng dựa trên cơ sở thực nghiệm, thuyết đó chỉ có giá trị khi từ thuyết đó có thể đưa ra được các hệ quả phù hợp với thực tiễn và được kiểm nghiệm bằng thực tiễn

Tính trừu tượng; thuyết vật lý được xây dựng dựa trên cơ sở thực nghiệm, trải qua quá trình khái quát hóa và lý tưởng hóa các kết quả của thực nghiệm Nhờ vậy, các thuyết mới đi vào bản chất bên trong của sự vật, hiện tượng, giúp

ta cảm nhận được các thuyết trực tiếp bằng các giác quan

Tính hệ thống; thuyết vật lý được hình thành bao giờ cũng bao gồm một

hệ thống các quan điểm, tư tưởng, các định luật có quan hệ mật thiết với nhau, phát triển ngày càng sâu sắc, bao gồm nhiều lĩnh vực, nhiều hiện tượng hơn, từ thuyết hẹp đi đến các thuyết rộng hơn, ví dụ: dựa trên nền là thuyết lượng tử về năng lượng của Plăng, Anhstanh xây dựng thuyết phôtôn ánh sáng…

Tính khái quát; một thuyết vật lý luôn bao gồm hệ thống những luận đề, luận cứ để giải thích một lớp các sự vật, hiện tượng Các luận đề, luận cứ luôn

bổ xung, hỗ trợ cho nhau, phản ánh đúng quá trình nhận thức chân lý khao học:

từ hiện thực khách quan đến tư duy trừu tượng và ngược lại từ tư duy trừu tượng trở về thực tiễn [3, Tr.75]

* Cấu trúc của thuyết vật lý

Cơ sở ra đời của thuyết vật lý:

- Dựa trên cơ sở lý thuyết

- Dựa trên cơ sở thực nghiệm

- Dựa trên cơ sở kinh nghiệm

- Dựa trên cơ sở các khái niệm

- Dựa trên cơ sở các định luật

- Dựa trên cơ sở cá mô hình lý tưởng như mô hình cấu trúc,

mô hình trức năng

Nội dung của thuyết vật lý, là thành phần quan trọng nhất của một thuyết vật lý Từ nội dung này mà chúng ta có thể giải thích một cách triệt để các hiện tượng nằm trong cơ sở của thuyết, trên cơ sở đó còn giúp chúng ta dự đoán, giải thích một lớp các hiện tượng rộng hơn mà chúng ta gọi đó là hệ quả của thuyết

Nội dung cơ bản của thuyết vật lý là: các tư tưởng cơ bản (là các phán đoán chung nhất, tổng quát nhất về bản chất bên trong các sự vật hiện tượng Ví dụ: tư tưởng cơ bản của thuyết động học phân tử là vận dụng cơ học cổ điển vào thế giới vi mô, giải thích các hiện tượng nhiệt bằng chuyển động các phân tử dựa trên quan điểm thống kê, nguyên lý cơ bản, phương trình và các hằng số cơ bản (ví dụ các phương trình của Măcxoan…)

Các hệ quả của thuyết: tất cả các hiện tượng mà thuyết vật lý có thể giải thích được, các định luật mới được suy ra từ các định luật cơ bản của thuyết, các giải thuyết khoa học mới được xây dựng dựa trên một thuyết vật lý cùng các hiện tượng mới được dự đoán, gọi là các hệ quả của thuyết Từ nội dung cơ bản của thuyết, chúng ta có thể suy ra các hệ quả dựa vào các phép suy luận logic, các suy luận toán học Nhờ có các phép suy luận này mà các thuyết vật lý có khả năng tiên đoán một cách định tính mà cả về mặt định lượng của các hiện tượng

* Con đường hình thành thuyết vật lý

Trong khoa học: Sự hình thành của một thuyết vật lý luôn trải qua các quá trình diễn biến phức tạp, gồm các quá trình nhận thức khao học, các quá trình đó không liên tục Quá trình hình thành bao gồm các giai đoạn Từ thực tiễn nảy sinh các vấn đề cần giải quyết, từ đó đưa ra các giả thuyết, từ giả thuyết đưa ra các định luật, từ các định luật được khái quát hóa trở thành thuyết, từ các thuyết đó chúng ta có thể suy ra các hệ quả để áp dụng vào trở lại thực tiễn

Trong dạy học: quá trình dạy học có nhiều hạn chế; hạn chế về mặt thời gian, hạn chế về mặt nhận thức, tư duy, thiết bị thí nghiệm,…do đó trong quá trình dạy học thuyết vật lý thì ngoài việc GV không chỉ cung cấp cho HS nội dung cơ bản của các thuyết, mà còn phải dẫn dắt cho HS thấy được tác dụng của

thuyết đó vào trong thực tiễn Vì vậy, người GV cần phải làm cho HS hiểu được các yếu tố cơ bản thình thành cấu trúc của thuyết vật lý, cụ thể là:

- Các cơ sở ra đời của các thuyết vật lý: Người GV phải có nhiệm vụ làm cho HS hiểu được cơ sở ra đời của một thuyết vật lý, thì từ đó HS mới hiểu được thuyết vật lý mới ra đời nhằm mục đích gì Ví dụ: cho HS làm hay quan sát thí nghiệm do GV làm, sau đó yêu cầu HS giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm đó bằng những kiến thức vốn có của HS, trong quá trình giải thích các hiện tượng đó, HS gặp khó khăn Chính sự khó khăn, bế tắc trong quá trình giải thích này đã làm tiền đề cho sự ra đời của thuyết mới; như quá trình xây dựng thuyết động học phân tử…

- Xây dựng nội dung của thuyết vật lý: nôi dung của một thuyết vật lý mang tính chất sâu sắc và phong phú không chỉ trong một bài mà có thể trong cả một chương

Để thiết lập được một thuyết mới thì HS chưa thể làm được, mà cần có sự

hỗ trợ của GV, ban đầu GV đưa ra các điều cơ bản mang tính chất định tính, tiếp theo đó là dựa vào điều kiện, dựa trên quá trình phân tích các cơ sở dữ liệu thu thập được trong phần cơ sở của thuyết để đưa ra thuyết mới Cái quan trọng mà

GV đưa ra cho HS ở đây là quan điểm, tư tưởng mới nhằm giải thích hiện tượng, vấn đề HS gặp phải

1.6 Sử dụng Công nghệ thông tin trong giảng dạy vật lý

1.6.1 Phương pháp mô hình trong giảng dạy vật lý

Trong tổ chức hoạt động dạy học nói chung và dạy học vật lý nói riêng thì việc sử dụng mô hình là hoàn toàn cần thiết, vì trong quá trình dạy học đôi khi người GV gặp phải những trường hợp mà không thể có điều kiện cho HS quan sát những sự vật, hiện tượng xảy ra trên thực tế, khi đó việc sử dụng mô hình là hoàn toàn phù hợp

Mô hình trong vật lý học đã được sử dụng rất rộng và mang lại nhiều hiệu quả trong quá trình tiếp cận tri thức khoa học và khái niệm mô hình đã được

V.A Stôphơ định nghĩa: “Mô hình là một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực hiện một cách vật chất, hệ thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy nghiên cứu mô hình sẽ cung cấp cho ta những thông tin mới về đối tượng” [3,Tr.100] Trong vật lý mô hình có các chức năng:

- Mô tả sự vật, hiện tượng

- Giải thích các tính chất và hiện tượng liên quan tới đối tượng

- Tiên đoán các tính chất và hiện tượng mới

Nếu không có chức năng tiên đoán thì mô hình mất đi vai trò quan trọng của nó trong khoa học nói chung và nhất là trong nền khoa học tự nhiên nói riêng

1.6.2 Một số loại mô hình trong vật lý

- Mô hình vật chất: Là các mô hình bằng vật chất, trong đó phản ánh những đặc tính cơ bản về mặt hình khối, vật lý học, động lực học và chức năng của đối tượng cần phải nghiên cứu Ví dụ mô hình trái đất, mô hình máy phát điện,…[3, Tr.216]

Loại mô hình này thường được sử dụng trong giai đoạn đầu của quá trình nhận thức, giai đoạn đầu của quá trình cần thiết để hình thành biểu tượng, thu thập kiến thức,…tuy nhiên những kiến thức chúng ta thu thập được trên loại mô hình này mang tính chất bên ngoài của sự vật hiện tượng, của đối tượng thực

- Mô hình lý tưởng (mô hình lý thuyết): là mô hình trừu tượng, trong đó chỉ áp dụng các thao tác tư duy lý thuyết, các phần tử của mô hình và đối tượng nghiên cứu có thể có bản chất vật lý hoàn toàn khác nhau nhưng chúng hoạt động theo quy luật giống nhau Có thể chia mô hình lý thuyết ra thành:

* Mô hình ký hiệu: bao gồm hệ thống những ký hiệu được dùng để mô tả, thay thế cho các sự vật hiện tượng trong vật lý Trong các loại mô hình thì loại

mô hình toán học hay được sử dụng

* Mô hình công thức toán học là những mô hình có bản chất vật lý khác với vật gốc, dùng để diễn tả các tính chất đặc trưng của vật gốc bằng các hệ thức toám học Ví dụ: phương trình toán học biểu diễn dao động điều hòa của vật đều

có dạng tổng quát: x” + 2

x = 0

Mục đích của việc dùng mô hình hóa là nhằm thay thế đối tượng nghiên cứu bằng phương trình, sao cho có thể thu thập được thông tin cần thiết một cách dễ dàng nhất Trong giai đoạn đầu của quá trình nhận thức, từ việc nghiên cứu những yếu tố quan sát được (dao động của con lắc đơn, con lắc lò xo) để từ

đó xây dựng lên mô hình toán học về dao động điều hòa và dùng nó làm cơ sở

để nghiên cứu về dao động điện mà ta không trực tiếp quan sát được

- Mô hình đồ thị là sự biểu diễn mối hệ giữa hai đại lượng trước khi xây dựng được công thức biểu diễn mối liên hệ giữa chúng Ví dụ: từ số liệu thực nghiệm ta vẽ được đồ thì biểu diễn giữa U và I, từ đó ta đưa ra được biểu thức của định luật Ôm

Mỗi đồ thị ngoài việc phản ánh đơn thuần mối liên hệ giữa hai đại lượng vật lý ra nó còn chứa đựng nhiều thông tin giúp chúng ta tiên đoán, ví dụ: từ đồ thị đường đẳng tích và đẳng áp ta có thể tiên đoán được sự tồn tại của độ không tuyệt đối

- Mô hình logic – Toán, mô hình dựa trên logic toán học và được sử dụng rộng rãi trên các máy tính Mô hình logic bao gồm:

Mô hình biểu tượng, là loại mô hình trừu tượng nhất của mô hình lý tưởng, chúng không tồn tại trong không gian thực, mà chỉ tồn tại trong tư duy của con người Ví dụ mô hình phân tử trong thuyết động học phân tử chất khí, là

mô hình không thể mô tả bằng vật dụng cụ thể ( qủa cầu đàn hồi, có lực hút, đẩy, chuyển động hỗn loạn,…) [3, Tr.101-103]

Những mô hình biểu tượng, mô hình ký hiệu, chúng luôn có tác dụng to lớn, chúng giữ một vai trò quan trọng trong quá trình nhận thức của chùng ta,

chúng tương hỗ cho nhau

1.6.3 Phương pháp mô hình trong vật lý

Trong vật lý việc xây dựng mô hình là vô cùng cần thiết, mô hình thể hiện những tính chất cơ bản của vật thể, thể hiện những đặc tính, những hiện tượng, những quá trình và mối liên hệ giữa chúng Việc nghiên cứu trên mô hình thay thế cho việc nghiên cứu trên thực thể, kết quả nghiên cứu trên mô hình sẽ được chuyển sang cho đối tượng gốc, có thể từ mô hình dự đoán được những tính chất, hiện tượng có thể có của vật gốc

Cơ sở lý thuyết của xây dựng mô hình là lý thuyết tương tự, dựa vào sự giống nhau về các tính chất hay mối quan hệ mà ta có thể chuyển thông tin từ đối tượng này sang đối tượng khác Trong lịch sử khoa học thì phương pháp tương tự đã dẫn tới nhiều phát minh vĩ đại và đã được khoa học chứng minh

Trong vật lý học thì phương pháp xây dựng mô hình được chia ra làm bốn giai đoạn:

Giai đoạn 1: Thu thập thông tin về đối tượng gốc (bằng thực nghiệm,

kinh nghiệm, kiến thức đã biết,…), từ đó ta đưa ra được tập hợp các đặc tính của đối tượng cần nghiên cứu

Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình sơ khai sau khi đã thu thập đầy đủ các

thông tin cần thiết Trong giai đoạn này trí tưởng tượng và trực giác giữa vai trò quan trọng, nhờ trí tưởng tượng mà ta mới trừu xuất được những tính chất và các mối quan hệ của vật gốc Ban đầu mô hình mới xuất hiện trong óc ngưới nghiên cứu, từ đó chúng ta xây dựng các mô hình thật (nếu dùng phương pháp

mô hình vật chất) Ví dụ mô hình các phân tử khí được thay thế bằng các quả cầu đàn hồi mà ta đã biết rõ các quy luật của chúng

Giai đoạn 3: Các thao tác trên mô hình và suy ra hệ quả từ lý thuyết Mô

hình sau khi được xây dựng xong, chúng ta có thể tác dụng lên nó bằng con

đường lý thuyết hay thực nghiệm, hay đồng thời cả hai phương pháp đó nhằm thu được kết quả cũng như các thông tin mới Đối với các mô hình lý tưởng thì chúng ta tiến hành các phép tính hay suy luận logic trên các phương trình, ký hiệu toán học Đây chính là phương pháp nghiên cứu khoa học khách quan và kết quả thu được ta chuyển về đối tượng gốc và so sánh với các đặc tính của đối tượng gốc

Giai đoạn 4: Thực nghiệm kiểm chứng, là giai đoạn hết sức quan trọng, là

bước kiểm tra, đối chiếu kết quả thu được từ việc nghiên cứu, đối chiếu mô hình với vật gốc Nếu chưa chính xác, chưa hợp lý, phải điều chỉnh lại mô hình, đôi khi chúng ta phải xây dựng mô hình khác phù hợp hơn [3, Tr 105-107]

Mỗi mô hình chỉ phản ánh được một mặt nhất định nào đó của lớp đối tượng, vì vậy để nhận định đầy đủ các mặt của đối tượng, đôi khi chúng ta phải xây dựng hơn một mô hình nhằm hoàn chỉnh, đầy đủ khi nghiên cứu về đối tượng gốc

1.6.4 Ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học

Chúng ta đã và đang sống trong thời kỳ bùng nổ về CNTT, CNTT được ứng dụng và phát huy những ưu điểm mạnh mẽ và hiệu quả trên nhiều lĩnh vực trong đó có giáo dục Trong giáo dục, CNTT đã góp phần đa dạng hóa, hiện đại hóa công cụ, phương tiện cũng như tài liệu giảng dạy

1.6.4.1 Sử dụng máy tính trong dạy học vật lý

Trước kia người dạy chỉ sử dụng công cụ thô sơ (bảng, phấn, các hình vẽ trên giấy, các thí nghiệm,… đơn giản) truyền đạt kiến thức cho học sinh, nên nội dung bài học được truyền đạt mang tính đơn điệu Hình thức dưới dạng văn bản,

do đó làm cho người học nhanh cảm thấy nhàm chán, kém hứng thú Bên cạnh

đó, người học không có thời gian dành cho việc: đặt câu hỏi, trả lời cho GV, cũng như thảo luận, trao đổi với các HS khác Nếu có thì những thông tin ấy cũng chỉ mang tính hình thức, không phát huy hết khả năng của người học

Dưới quan điểm CNTT, đổi mới phương pháp dạy cũng như phương pháp học, chính là cách chúng ta đưa ra “ phương pháp làm tăng giá trị lượng thông tin, tốc độ trao đổi thông tin nhanh hơn, nhiều hơn và hiệu quả hơn”

Để thực hiện được điều này thì máy vi tính là một công cụ hữu ích trong việc: đưa ra các phương pháp học phong phú, xử lý thông tin, kiểm tra đánh giá,… một cách dễ dàng, khách quan

Bên cạnh ưu điểm đó, máy tính còn giúp người dạy:

- Mô phỏng các đối tượng vật lý cần nghiên cứu trên máy tính một cách chính xác

- Hỗ trợ cho người dạy trong việc xây dựng, mô phỏng mô hình và kết quả được hiển thị trên màn hình hoặc qua máy Projector…

- Máy tính giúp người dạy hay các nhà khao học tiến hành các thí nghiệm vật lý một cách dễ dàng, chình xác và mất ít thì gian làm thí nghiệm Nhất là các thí nghiệm khó thực hiện trên các thiết bị thực, cụ thể: có thể làm cho vật chuyển động nhanh, chậm, dừng lại đúng vị trí cần thiết và kết quả thu được hiển thị đồng thời trên màn hình…

- Máy tính giúp chúng ta phân tích băng ghi hình các thí nghiệm thực Bên cạnh khả năng mô phỏng dễ dàng các hiện tượng, quá trình vật lý, thiết kế mô hình vật lý nhờ kết hợp các phần mềm như: Crocodile, Matlab, Mathematica,…cùng với tính năng ưu việt đó máy tính còn giúp chúng ta tiên đoán được các tính chất cũng như các hiện tượng vật lý mới

Ngoài ra, chúng ta còn biết, máy tính là thiết bị có khả năng kết nối với các thiết bị hiện đại khác trong quá trình tiến hành thí nghiệm vật lý (kết nốivới Dao động ký, đồng hồ đo, máy SCR khảo sát hồng ngoại,…)

1.6.4.2 Vai trò của công nghệ thông tin (CNTT) trong dạy học

CNTT có vai trò luôn đóng vai trò quan trọng trong quá trình giảng dạy:

- CNTT với vai trò là phương tiện dạy học

- CNTT với vai trò là thiết bị, công cụ hỗ trợ giảng dạy

Chúng ta sử dụng CNTT như một công cụ trong dạy học, nhằm phát huy tính tích cực trong dạy học Mỗi phương pháp, cách thức dạy học dù tốt đến đâu

nó cũng có lúc bộc lộ những nhược điểm của nó, do đó chúng ta cần phát huy các ưu điểm của từng phương pháp và tìm cách, hạn chế, khắc phục các nhược điểm của chúng Khi chúng ta sử CNTT trong dạy học sẽ có cơ hội khai thác được nhiều ưu điểm của nó:

- Những bài giảng của GV khi chuẩn bị một lần, công phu sẽ được sử dụng nhiều lần, những lần khác nếu có chỉnh sửa thì thời gian cũng được rút ngắn

- GV có thể sử dụng các phần mềm hữu ích đối với từng môn, từng chương trình dạy, phù hợp với từng loại đối tượng Nhất là trong dạy học vật lý, thì việc hỗ trợ của CNTT càng rõ hơn GV sử dụng phần mềm để thiết kế, tiến hành, trình diễn các thí nghiệm ảo, qua đó GV phát huy được tính tích cực, chủ động của HS, giúp cho HS học tập theo khả năng của mình

- PTDH hiện đại còn giúp GV tiến hành bài giảng của mình một cách linh hoạt, sinh động, phong phú hơn, mang tính thời sự hơn

- Với sự hỗ trợ của các PTDH hiện đại, các bài giảng khó đối với GV sẽ

dễ dàng hơn, đặc biệt là với các bài giảng có các thí nghiệm trên thực tế khó thực hiện và thời gian thực hiện lâu

- Với các PTDH hiện đại hỗ trợ trong quá trình dạy học thì khắc phục được tính thụ động vốn đã ăn sâu vào tâm trí của HS Giúp HS có nhiều thời gian nghe giảng, nhiều thời gian tự thực hành, trao đổi…

- Cùng với sự hỗ trợ của các PTDH như: phần mềm dạy học, các PTDH hiện đại một cách hợp lý sẽ mang lại hiệu quả cao, vì khi sử dụng các phương tiện đó sẽ làm cho bài giảng trở nên sinh động hơn, HS được giảm bớt phần lớn thời gian ghi chép,… mà thay vào đó là là HS có điều kiện tìm hiểu, nghiên cứu sâu hơn, nhiều thời gian dành cho việc trao đổi giữa GV với HS, giữa HS với

HS Giúp HS rèn luyện khả năng làm việc theo nhóm, khả năng phân tích và giải quyết vấn đề

- Ứng dụng CNTT vào dạy học thì PPDH cũng thay đổi sao cho phù hợp Khi đó, GV là người hướng dẫn HS trong quá trình học, GV không đơn thuần là người truyền thụ thông tin một chiều, theo cách thụ động như trước đây Để quá trình ứng dụng CNTT vào DH một cách có hiệu quả thì người GV phải luôn luôn bồi dưỡng nâng cao trình độ chuyên môn cũng như trình độ về CNTT

- Dạy học có ứng dụng CNTT thì người GV không chỉ biết về CNTT mà còn phải là người hướng dẫn cho HS cách ứng dụng CNTT để tự khai thác, tìm kiếm thông tin, lọc lựa thông tin nhằm hỗ trợ cho quá trình học tập

- Ứng dụng CNTT vào DH không những không làm giảm vai trò của GV

mà trái lại vai trò của người GV được phát huy một cách tích cực, hiệu quả: người GV phải luôn luôn bồi dưỡng kiến thức, cập nhật thông tin thì mới có khả năng hướng dẫn cho HS tiến hành quá trình học một cách hiệu quả

Bên cạnh những mặt ưu điểm nổi trội của việc ứng dụng CNTT vào DH thì cũng có những nhược điểm cần khắc phục:

* Trong quá trình dạy học trên máy tính chúng ta nếu không cẩn thận sẽ chỉ dạy cho HS cách bấm chuột vì HS chỉ cần chọn câu trả lời đúng, sai có sẵn

và điền vào ô trống mà GV không biết HS có hiểu bài không, không biết nguyên nhân sai ở đâu để khắc phục, chỉnh sửa, bởi có nhiều HS chọn câu trả lời theo cảm tính Để khắc phục tình trạng này GV yêu cầu HS trình bày lời giải của mình một cách logic

* Khi HS tự tìm kiếm kiến thức phục vụ cho bài học sẽ mất nhiều thời gian, do đó GV cần chuẩn bị thật kỹ các phương án có thể xảy ra và tài liệu cần thiết phục vụ cho bài học và hướng dẫn HS tìm lọc tài liệu ở các nguồn khác nhau (khai thác từ sách tham khảo, từ mạng internet, từ bạn bè,…)

Ứng dụng CNTT trong DH không chỉ giúp người GV có khả năng đưa ra nhiều phương pháp dạy học, nhiều phương án giải quyết phù hợp với các đối

tượng HS ở thành thị cũng như nông thôn, phù hợp với điều kiện dạy và học của đại đa số các trường học trên địa bàn cả nước

1.7 Mục đích giảng dạy phần Dao động và sóng điện từ cho học sinh phổ thông với sự hỗ trợ của phần mềm toán học Mathematica

1.7.1 Kết hợp phương pháp dạy học tích cực với phần mềm toán học Mathematica trong giảng dạy phần Dao động và sóng điện từ

Để HS có khả năng chiếm lĩnh và làm chủ kiến thức một cách nhanh, hiệu quả nhất thì trong quá trình DH người GV phải đưa ra phương pháp dạy học thích hợp; hướng người học đi theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề một cách tự lực, tích cực và đây là một trong số các phương pháp mà chúng tôi đã sử dụng:

- Hướng HS vào hoạt động học theo hướng tích cực, phát hiện và giải quyết vấn đề thông qua việc hướng dẫn HS thu thập, xử lý thông tin qua các mô hình mô phỏng các hiện tượng vật lý phần dao động và sóng điện từ bởi phầm mềm toán học Mathematica Qua các thông tin thu thập được, HS tiến hành thảo luận nhóm dưới sự hướng dẫn của GV, cùng GV đưa ra nhận xét, tạo điều kiện cũng như cơ hội cho HS và GV đưa ra các đánh giá chính xác và khách quan hiệu quả làm việc nhóm, của bài giảng Từ đó GV và HS cùng nhau rút kinh nghiệm cho bài học và cả cho các bài tiếp theo

- Đối với từng bài học cụ thể GV sử dụng phần mêm toán học Mathematica như một công cụ DH, dùng nó để mô phỏng các hiện tượng, tiến hành các thí nghiệm vật lý mà với điều kiện hiện tại không cho phép tiến hành

- Khi vận dụng phần mềm Mathematica nói riêng và các phần mềm dạy học nói chung, không chỉ giúp GV trong quá trình dạy mà nó còn giúp HS phát triển, nâng cao trình độ tin học và ngoại ngữ của bản thân Ngoài ra còn giúp

GV và HS cập nhật trình độ phát triển của khoa học công nghệ một cách nhanh

- Xác định mục tiêu của bài học

- Xác định kiến thức cơ bản và trọng tâm mà HS cần đạt được trong bài học

- Xác định vốn kiến thức, kỹ năng và trình độ tư duy của HS

- Khả năng ứng dụng CNTT của GV và HS Xác định tình hình cơ sở vật chất của trường sở tại

- Mục đích sư phạm cần đạt được sau khi kết thúc bài học

Qua quá trình phân tích, chúng ta nhận thấy việc ứng dụng CNTT cũng như các phần mềm vào quá trình dạy và học trong các trường phổ thông là hoàn toàn cấp thiết và hoàn toàn phù hợp với tình hình về cơ sở vật chất của đại đa số các trường học Ngoài ra, ứng dụng CNTT vào quá trình dạy, học còn giúp cho

HS mở ra nhiều cơ hội, nhiều lựa chọn nghề nghiệp cho tương lai Tạo khả năng hội nhập và sánh vai về kinh tế, khoa học giáo dục, công nghệ của Việt Nam với thế giới

Chương 2: GIỚI THIỆU NHỨNG NÉT CƠ BẢN VỀ PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA VÀ CÁC ỨNG DỤNG

2.1 Quá trình hình thành và phát triển của Mathematica

Sau quá trình nghiên cứu lâu dài, vào năm 1988 hãng Wolfram Research

đã cho ra đời phần mềm Mathematica Đây là phần mềm giúp ta tính toán toán học trên máy vi tính dựa vào các ngôn ngữ lập trình của Mathematica thực hiện các phép tính toán bằng ký hiệu, bằng số, đồ thị Sự ra đời của Mathematica ban đầu với mục đích là phục vụ cho các ngành khao học vật lý, công nghệ và toán học, nhưng do các tính năng và ưu điểm nổi trội của Mathematica mà phần mềm này ngày càng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học Do vậy, ngày nay phần mềm Mathematica không chỉ được sử dụng trong lĩnh vực khoa học tự nhiên mà nó cũng đã trở nên quan trọng trong cả lĩnh vực khoa học xã hội, kinh

tế cụ thể như: dùng phần mềm Mathematica thiết kế, mô hình hóa các bài toán kinh tế,… Qua thống kê, trong 100.000 người sử dụng phần mềm Mathematica thì có 28% là kỹ sư, 21% là các nhà khoa học, 20% là các nhà vật lý, 12% là các nhà toán học, 12% là các nhà doanh nghiệp, các nhà xã hội học và nhân văn

Ngày nay số người sử dụng phần mềm này càng tăng: hầu hết 15 bộ chủ chốt của chính phủ Mỹ và 50 trường đại học lớn nhất thế giới sử dụng Mathematica và khoảng 200 quyển sách liên quan tới Mathematica được công

bố [ 4, Tr.8]

2.2 Mathematica là hệ thống thực hiện các phép tính

Mathematica là hệ thống cho phép ta thực hiện các phép tính toán bằng

số, ký hiệu và vẽ đồ thị

Khi chạy trương trình viết trên phần mềm Mathematica thì từ phần có ký hiệu In[n] là do người sử dụng viết vào, phần có ký hiệu Out[n] là kết quả do phần mềm Mathematica đưa ra

2 2 3

3 2 1

8

7 4

1 8 1

4

1 2

1 4 1

2.2.2 Phép tính bằng ký hiệu