ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC VŨ THỊ HUYỀN SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA TRONG GIẢNG DẠY BÀI TẬP CHƯƠNG ‘‘ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG’’ VẬT LÍ LỚP 11 NHẰM TĂNG T
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
VŨ THỊ HUYỀN
SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA
TRONG GIẢNG DẠY BÀI TẬP CHƯƠNG ‘‘ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG’’ VẬT LÍ LỚP 11 NHẰM TĂNG TÍNH TÍCH CỰC
TRONG QUÁ TRÌNH NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ
HÀ NỘI - 2014
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
VŨ THỊ HUYỀN
SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA
TRONG GIẢNG DẠY BÀI TẬP CHƯƠNG ‘‘ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG’’ VẬT LÍ LỚP 11 NHẰM TĂNG TÍNH TÍCH CỰC
TRONG QUÁ TRÌNH NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
(Bộ môn Vật lí)
Mã số: 60 14 01 11
Người hướng dẫn khoa học: GS TS TÔN TÍCH ÁI
HÀ NỘI - 2014
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với GS - TS Tôn Tích Ái - người thầy đã tận tâm dạy bảo và hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài này
Em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô tại Trường Đại học Giáo dục - ĐHQG Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu Kết quả của luận văn có sự đóng góp không nhỏ của BGH, các thầy cô giáo và đồng nghiệp và các em học sinh trường THPT Lý Tử Tấn - Thường Tín - Hà Nội Xin chân thành cảm ơn sự giúp
đỡ và tạo điều kiện thuận lợi đó
Có được kết quả như ngày hôm nay tôi phải kể đến công sức của cả gia đình, những người thân yêu luôn sát cánh và động viên tôi hoàn thành luận văn này
Do những điều kiện chủ quan và khách quan, chắc chắn luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo, những ý kiến đóng góp của thầy
cô và các bạn
Trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2014
Tác giả luận văn
Vũ Thị Huyền
Trang 4BẢNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT
Trang 5MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn
Danh mục các chữ viết tắt
Mục luc
Danh mục các bảng
Danh mục các biểu đồ
1 Lý do chọn đề tài 1
2 Mục đích nghiên cứu 2
3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2
4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 3
5 Vấn đề nghiên cứu 3
6 Giả thuyết khoa học 3
7 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu 3
8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3
9 Phương pháp nghiên cứu 4
10 Cấu trúc của luận văn 4
Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA HOẠT ĐỘNG DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ PHỔ THÔNG CÓ SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM MATHEMATICA 5
1.1 Những vấn đề lí luận dạy học hiện đại 5
1.1.1 Bản chất quá trình dạy học 5
1.1.2 Các nhiệm vụ quá trình dạy học 6
1.1.3 Các khâu của quá trình dạy học 6
1.1.4 Quy luật của quá trình dạy học 7
1.2 Tổ chức dạy học theo hướng phát huy tính tích cực của học sinh trong học tập 7
1.2.1 Khái niệm tính tích cực của học sinh trong học tập 7
1.2.2 Những biểu hiện của tính tích cực trong học tập 8
1.2.3 Các cấp độ của tính tích cực trong học tập 10
Trang 61.2.4 Những biện pháp phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học 10
1.3 Vai trò của công nghệ thông tin trong dạy học 12
1.3.1 Dạy và học trong thời đại công nghệ thông tin 12
1.3.2 Một số hướng chính trong việc sử dụng công nghệ thông tin trong dạy học Vật lí 13
1.3.3 Công nghệ thông tin với vai trò là phương tiện, thiết bị dạy hoc 14
1.4 Lí luận về bài tập vật lí 15
1.4.1 Khái niệm về bài tập vật lí 15
1.4.2 Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học vật lí 16
1.4.3 Sử dụng bài tập vật lí trong dạy học vật lí Những yêu cầu chung trong dạy học bài tập vật lí 17
1.4.4 Lựa chọn bài tập vật lí 19
1.5 Quá trình hình thành và phát triển của Mathematica 19
1.6 Vài nét chính về Mathematica 20
1.6.1 Mathematica là hệ thống thực hiện các phép tính 20
1.6.2 Vẽ đồ thị 21
1.6.3 Mathematica là ngôn ngữ lập trình 21
1.6.4 Mathematica là hệ thống biểu diễn kiến thức toán học 22
1.6.5 Mathematica là môt trường tính toán 23
1.6.6 Các lệnh trong Mathematica 23
1.6.7 Các lệnh cơ bản của Mathematica trong tính toán bằng số 24
1.6.8 Đồ hoạ trong Mathematica 27
1.7 Tìm hiểu thực tế dạy học 31
1.7.1 Thực tế dạy và học 31
1.7.2 Nguyên nhân dẫn đến sai lầm phổ biến của học sinh 32
1.7.3 Đề xuất biện pháp khắc phuc khó khăn 33
Kết luận chương 1 34
CHƯƠNG 2 SOẠN THẢO HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC VỚI HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ SỬ DỤNG PHẦM MỀN MATHEMATICA VÀO CHƯƠNG ‘‘ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƯỜNG’’ VẬT LÍ 11 NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC TRONG HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 35
Trang 72.1 Đặc điểm cấu trúc nội dung chương „„Điện tích - Điện trường‟‟ vật lí 11 35
2.1.1 Nhiệm vụ và vị trí “ Điện tích - Điện trường” 35
2.1.2 Sơ đồ cấu trúc chương “ Điện tích - Điện trường‟‟ 36
2.1.3 Chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương “ Điện tích - Điện trường‟‟ 37
2.1.4 Phân tích nội dung chương “ Điện tích - Điện trường‟‟ 39
2.2 Xây dựng hệ thống bài tập chương “ Điện tích - Điện trường‟‟ vật lí 11
42 2.2.1 Sơ đồ phân loại bài tập chương “ Điện tích - Điện trường‟‟ 42
2.2.2 Soạn thảo hệ thống bài tập chương “ Điện tích - Điện trường‟‟ 43
2.3 Hướng dẫn học sinh giải bài tập chương “ Điện tích - Điện trường‟‟ vật lí 11 có sử dụng phầm mềm Mathematica 46
2.3.1 Phương pháp 46
2.3.2 Hướng dẫn học sinh 46
Kết luận chương 2 64
CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 65
3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 65
3.2 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 65
3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 65
3.4 Thời điểm thực nghiệm 66
3.5 Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm 66
3.5.1 Tiêu chí để đánh giá 66
3.5.2 Diễn biến thực nghiệm sư phạm 67
3.5.3 Sơ bộ đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo với việc ôn tập củng cố kiến thức, phát huy tính tích cực, tự chủ, tư duy sáng tạo của học sinh 67
3.5.4 Kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh 68
Kết luận chương 3 76
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 80
PHỤ LỤC 82
Trang 8DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang 9DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Hình 1.2 Đồ thị ví dụ trong phần vẽ đồ thị của mathematica 21 Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc chương „„Điện tích - Điện trường‟‟ 36 Hình 2.2 Sơ đồ phân loại bài tập chương „„Điện tích - Điện trường‟‟ 42
Trang 10MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Chúng ta đang sống trong thế kỉ XXI, thế kỉ của trí tuệ sáng tạo Đất nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, viễn cảnh sôi động, tươi đẹp, nhưng cũng nhiều thách thức đòi hỏi ngành Giáo dục và Đào tạo phải có những đổi mới căn bản, mạnh mẽ, vươn tới ngang tầm với sự phát triển chung của thế giới và khu vực Sự nghiệp giáo dục đào tạo phải góp phần quyết định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ
Giáo dục cần đào tạo con người đáp ứng được những đòi hỏi của thị trường lao động và nghề nghiệp cũng như cuộc sống, có khả năng hòa nhập
và cạnh tranh quốc tế, đặc biệt là đào tạo con người có: năng lực hành động; tính sáng tạo, năng động; tính tự lực và trách nhiệm; năng lực cộng tác làm việc; năng lực giải quyết các vấn đề phức hợp; khả năng học tập suốt đời Vì vậy, chúng ta cần phải đổi mới phương pháp dạy - học
Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH), ứng dụng công nghệ dạy học hiện đại theo hướng chủ động, tích cực hóa hoạt động của học sinh là một trong những phương hướng đã được xác định rõ, nhằm nâng cao chất lượng dạy và học hiện nay Điều này đã được xác định trong nghị quyết trung ương 4 khoá VII, nghị quyết trung ương 2 khoá VIII, được thể chế trong luật giáo dục (2005) Luật giáo dục, điều 28.2, đã ghi “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm từng lớp học môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hướng thú và trách nhiệm học tập của học sinh” Với đặc thù môn học Vật lí phổ thông là quan sát, mô phỏng, giải thích hiện tượng, việc sử dụng một phần mềm công nghệ để trong giảng dạy bài tập
sẽ giúp học sinh dễ dàng hiểu và vận dụng được, giúp giáo viên và học sinh
Trang 11TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Tôn Tích Ái (2001), Phương pháp số NXB ĐHQG Hà Nội
[2] Tôn Tích Ái (2005), Phần mềm toán cho kỹ sư NXB ĐHQG Hà Nội [3] Tôn Tích Ái (2001), Sử dụng phần mềm Mathematica trong vật lý
phổ thông NXB ĐHQG Hà Nội
[4] Nguyễn Ngọc Bảo (1995), Phát huy tính tích cực, tự lực của học
sinh trong quá trình dạy học Vụ Giáo viên, Hà Nội
[5] Nguyễn Ngọc Bảo (1995), Công nghệ dạy học với vấn đề tổ chức
quá trình dạy học ở THPT Bộ Giáo dục và đào tạo
[6] Lương Duyên Bình (1998), Vật lý đại cương NXB Giáo dục
[7] Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên)
(2007), Vật lí 11 NXB Giáo dục
[8] Vũ Cao Đàm (1998), Phương pháp luận nghiên cứu Khoa học
NXB KH&KT, Hà Nội
[9] Nguyễn Văn Đồng (chủ biên) (1979), Phương pháp giảng dạy Vật
Lý ở trường phổ thông, tập 1 và tập 2 NXB Giáo dục Hà Nội
[10] Bùi Quang Hân(Chủ biên), Đào Văn Cự, Phạm Ngọc Tiến,
Nguyễn Thành Tương (1994), Giải toán Vật lí 11 NXB Giáo dục
[11] Phó Đức Hoan (1993), Phương pháp giảng dạy Vật lý ở trường
phổ thông trung học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
[12] Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Nguyễn Phúc Thuần (Chủ
biên) (2007) Vật lí 11 nâng cao NXB Giáo dục
[13] Ngô Diệu Nga (2003), Bài giảng chuyên đề phương pháp nghiên
cứu khoa học dạy học Vật Lý
[14] Ngô Diệu Nga (2005), Bài giảng chuyên đề phân tích chương trình
vật lý phổ thông
Trang 12[15] Phạm Xuân Quế (2000) „„Sử dụng máy tính hỗ trợ việc xây dựng
mô hình trong dạy học vật lý‟‟, Tạp chí Nghiên cứu Giáo dục 4
[16] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2004),
Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông NXB Đại học Sư phạm Hà Nội
[17].Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (1999), Tổ chức hoạt
động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí ở trường phổ thông NXB
Đại học Quốc gia Hà Nội
[18] TS Đinh Thị Kim Thoa (2001), Bài giảng phương pháp và công
nghệ dạy học hiện đại, ĐHGD - ĐHQGHN
[19] Phạm Hữu Tòng (1994), Bài tập phương pháp dạy bài tập vật lý,
NXBGD, Hà Nội
[20] Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học vật lí ở trường phổ thông theo
định hướng phát triển hoạt động học tập tích cực, tự chủ, sáng tạo tư duy khoa học NXB Đại học Sư phạm
[21] Đỗ Hương Trà (Chủ biên), Phạm Gia Phách (2009), Dạy học bài
tập vật lý ở trường phổ thông Nxb Đại học sư phạm
[22] Đỗ Hương Trà (2008), Bài giảng chuyên đề phương pháp dạy học
Vật lý, Hà Nội
[23] Thái Duy Tuyên (2003), Những vấn đề cơ bản của Giáo dục hiện
đại NXB Giáo dục