Sử dụng phần mềm toán học mathematica trong việc giảng dạy giải bài tập vật lý chương dao động cơ lớp 12 trung học phổ thông

Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA H À N Ộ I K H O A S PH A M TRẦN TH Ị HỒNG NHUNG SỬ D Ụ N G PH Ầ N M È M T O Á N H Ọ C M A T H E M A T IC A T R O N G V IỆ C G IẢ N G D Ạ Y G IẢ I B À I T Ậ P V Ậ T LÝ C H Ư Ơ N G “D A O Đ Ộ N G c ” L Ớ P 12 T R Ư N G H Ọ C P H Ổ T H O N G C h u y ê n n g n h : L ý lu ậ n v P h n g p h p d y h ọ c ( B ộ m ô n V ậ t lý ) M ã số : 60 14 10 L U Ậ• N V Ă N T H ẠÉ C s ĩ S Ư P H Ạ♦ M V Ậ• T L Ý N g i h n g dẫn kh o a học: G S T S T Ơ N T Í C H Á I P G S T S N G U Y Ễ N T H Ị M Ỹ L Ộ C H À N Ộ I - 2008 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi M Ờ Ẽ Á JH O a i Luận vãn này’ kết qua cùa qu ả trình học tập nghiên cửu củ a khoa S phạm - Đ i h ọc Q uốc g ia Hù Nội Nhân d ịp nciy, xin bày (ỏ lỏng biết ơn sâ u sắ c củ a minh tới cá c Thầy, cá c C ô tron g khoa S ph ạm - Đ i học Q u ốc g ia H N ội đ ã tận tình gia n g d y giú p đ ỡ tơi tron g qu ả trình rf học tập Đ ặ c b iệ í tơ i xin b y to /ò n g b iết n sâ u sắ c đến GS TS Tơn Tích Ả i v PG S TS N gu yễn Thị M ỹ L ộc đ ã tận tình trự c tiế p h n g d ẫ n , g iú p đ ỡ tỏ i tro n g q u trình h ồn thành luận văn Tôi cũ n g x in g i lờ i cám ơn đ ến TS N gô D iệu N ga đ ũ ch o lơ i nh ữ n g ý kiến đ ó n g g ó p , g iú p đ ỡ tô i tro n g su ố t q u trình nghiên círu luận văn Tơi xin g i lời cám ơn đến S G iáo dụ c Đ o tạo H Phòng, cảm ơn Ban giảm hiệu trư ờng TH PT chuyên Trần Phú (H Phòng), tậ p thể cá c g iá o viên vật lý trường TPH T chuyên Trần Phú ịH ải Phòng), TH P T M arie C urie (H ải Phòng), TH PT H ồng B àng (H ài Phòng) đ ã tạo điều kiện thuận lợi , cỏ ỷ kiến đón g g ó p đ ẻ giú p đ ỡ tỏi tron g qu trình nghiên círu luận văn X in cam ơn c c bạn h ọ c viên lớ p Thạc s ĩ lý luận p h n g p h p d y h ọ c khóa - K h oa s p h m - Đ H Q G H N ộ i v g ia đình cù a tơi đ ã ln bên , đ ộ n g viên , khích lệ tơ i tro n g q u ả trình h ọ c tập C u ố i cùng, tô i xin cam ơn c c cá n Trung tàm thư viện D H Q G H N ộ i đ ã nhiệt tình , tạo đ iều kiện ch o tô i tro n g q u trình thu th ậ p tà i liệu từ lúc hình thành ý tư n g đ ến hoàn thành luận ván H N ội, th n g 12 năm 0 l c g ia Trần Thị Hồng Nhung N H Ữ N G C H Ữ V IẾ T T Ắ T T R O N G L U Ậ N V Ă N BT Bài tập BTVL Bài tập vật lý CNTT Công nghệ thông tin ĐHQG Đại học Quốc gia GV Giáo viên HS Học sinh H 1T1D H Hình thức tổ chức dạy học MTĐT Máy tính điện tử ND Nội dung PMDH Phần mềm dạy học PPDH Phương pháp dạy học PPGD Phương pháp giảng dạy QĐDH Quan điểm đạy học SGK Sách giáo khoa TBDH Thiết bị dạy học THPT Trường trung học phổ thông Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi M ỤC LỤ C T rang M Ở Đ Ầ U 1 Tên đề tài Lý chọn đề tài M ục tiêu nghiên cứu đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Đ ố i tượng, khách thể nghiên cứu đối tượng khảo sát đề t i .3 V ấn đề nghiên c u Giả thuyết khoa học đề tà i Phương pháp nghiên cứu đề tài Đóng góp đề tài 10 Cấu trúc luận v ă n Chương í : c SỞ LÝ LUẬ N VỀ G IẢ N G D ẠY G IẢ I BÀI TẬP V Ậ T L Ỷ P H Ỏ THƠNG 1.1 Những vấn đề lí luận dạy học đ i 1.2 Vai trò, ý nghĩa CNTT dạy h ọ c 12 1.3 Giới thiệu phần mềm toán học Mathematica 14 1.3.1 M ột số nét mơi trường M athem atica .15 1.3.2 Các lệnh Mathematica tính tốn s ố 17 1.3.3 Các tính tốn đại sổ 20 1.3.4 Các tính tốn giải tích .23 1.3.5 Đồ họa Mathematica 25 1.3.6 Mathematica ngơn ngữ lập trình 31 1.4 Những vấn đề lí luận tập vật l ý 32 1.4.1 Khái niệm tập vật lý 32 1.4.2 Vai trò tập vật l ý 32 1.4.3, Sử dụng BTVL dạy học vật lý 34 1.5 Phương pháp giải tập vật l ý 38 1.5.1 Thực chất hoạt động giải tập vật lý 38 1.5.2 Các bước chung việc giải tập vật l ý .43 1.6 Hướng dẫn học sinh giải tập vật l ý 46 1.6.1 Định hướng hành động học sinh giải tập vật l ý 46 1.6.2 Ba kiểu hướng dẫn học sinh giải toán 47 1.6.3 Trình bày tóm tắt phương pháp giải tóan 53 1.6.4 Soạn lời hướng dẫn học sinh giải toán 56 K ết luận chương 56 Chương : THựC TRẠNG DẠY HỌC G IẢ I BÀI TẬP VẬT LÝ CHƯƠNG “ DAO ĐỘNG c ” - LỚP 12 THPT HIỆN NAY VÀ XÂY DựNG HỆ THỐNG BÀI TẬP G IẢI BẰNG PHẦN MỀM TỐN HỌC MATHEMATICA 2.1 Phân tích nội dung kiến thức chương "Dao động cơ" - lớp 12 THPT 58 2.1.1 V ị trí chương “ D ao động cơ” chương trình V ậ t lý 12 T H P T 58 2.1.2 Sơ đồ cấu trúc nội đung chương 59 2.1.3 M ục tiêu nội dung kiến thức, k ỹ học sinh cần có sau h ọ c 59 2.2 Thục trạng dạy học giải BTVL chương “Dao động cơ” - lớp12 THPT 65 2.2 M ục đích điều tra 65 2.2.2 Phương pháp điều tra 65 2.2 Kết điều tra khảo sát thực t ế 66 2.3 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập vật l ý 69 2.4 Xây dựng hệ thống tập chương “Dao động cơ” - lớp 12 THPT giải phần mềm toán học Mathematica 70 2.4.1 Hệ thống tập chương “Dao động cơ” 70 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 2.4.2 Sử dụng hệ thống tập 73 2.4.3 Hướng dẫn học sinh giải tập vật lý chương “D ao động cơ” - lớp 12 THPT có sử dụng phần mềm toán học Mathematica 73 K ết luận chương 96 Chương : THựC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 M ục đích v nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 97 3.2 Đ ố i tượng thực nghiệm thực nghiệm sư phạm 97 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư p h ạm .97 3.4 Thờ i điểm thực nghiệm sư phạm 98 3.5 T iến trình thực nghiệm sư phạm 98 K ế t luận chương 103 KẾT LUẬN CHUNG 105 DANH MỰC T À I LIỆU THAM KH ẢO 106 PHỤ LỤ C M Ở ĐẨU T ê n đề tài: s d ụ n g p h ầ n m ềm toán học McUhematỉca việc giảng dạy g iải tập vật lý c h n g "D ao động " - lớp 12 T H P T L ý chọn đề tài Định hướng đổi phương pháp dạy học xác định Nghị Trung ương khoá vn, Nghị Trung ương khoá VIII, thể chế hoá Luật Giáo dục (2005) Luật Giáo dục, điều 28.2 , ghi "Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo học sinh ; phù hợp với đặc điểm lóp học , mơn học ; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả làm việc theo nhóm, rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, húng thú trách nhiệm học tập cho học sinh" Một định hướng đổi phương pháp giáo dục thực hiộn theo định hướng tăng cường sử dụng phương tiộn dạy học, thiết bị dạy học đặc biệt lưu ý đến ứng dụng công nghệ thông tin Theo quan điểm thông tin, học q trình thu nhận thơng tin có định hướng, có tải tạo phát triển thơng tin; dạy phát thông tin giúp người học thực q trình cách có hiệu Để đổi phương pháp dạy học , người ta tìm "phương pháp làm tăng giá trị lượng tin, trao đổi thông tin nhanh hơn, nhiều hiệu hơn" Phát huy vai trị người thầy q trình sử dụng CNTT khơng thủ tiêu vai trị người thầy mà trái lại phát huy hiệu hoạt động thầy giáo trình dạy học Trong năm gần đây, nước ta có nhiều cơng trình nghiên cứu viộc đổi phương pháp giáo dục theo quan điểm ứng dụng CNTT truyền thông phần mềm hỗ trợ giảng bài, minh họa lớp với máy chiếu; phần mềm dạy học giúp học sinh học lóp nhà; cơng nghệ kiểm tra, đánh giá trắc nghiêm máy vi tính; sử dụng mạng Internet, thiết bị đa phương tiện để dạy h ọ c Tuy nhiên, việc sử dụng CNTT dạy giải tập vật lý với tư cách phương pháp dạy học có tác dụng tích cực tói viộc Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi giáo dục phát triển tư học sinh, đồng thời thước đo thực chất đắn nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo vật lý học sinh chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu Trong đó, giới có phần mềm sử dụng công cụ mạnh lĩnh vực khoa học kỹ thuật lĩnh vực giáo dục đào tạo nhiều nước sử dụng Mathematica phần mểm T lý trên, với mong muốn sử dụng phần mềm M athem atical giảng dạy giải tập vật lý, nhằm nâng cao chất lượng dạy học vật lý trường T H P T , tồi chọn đề tài: s d ụ n g p h ầ n m ềm toán học M a them atìca việc g iả n g dạy giải bed tập vật lý ch n g “D ao đ ộ n g c ” - lớp 12 T H P T làm đề tài nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đề tài Vận dụng lí luận giải BTVL, soạn thảo hệ thống %) tổ chức hoạt động dạy học với hệ thống tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica thuộc chương “Dao động cơ” - lớp 12 THPT, góp phần nâng cao chất lượng dạy học Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Đe đạt mục tiêu đề ta, xác định đề tài có nhiệm vụ : - Nghiên cứu quan điểm đại dạy học , nghiên cứu sở lí luận giải BTVL, nghiên cứu phần mềm toán học Mathematica - Nghiên cứu nội dung phân phối chương trình kiến thức chương “D ao động cơ” tài liệu liên quan nhằm xác định mức độ nội dung kiến thức kĩ học sinh cần nắm vững - Tìm hiểu thực tế dạy học phần kiến thức chương “Dao động cơ” nhằm phát khó khăn giáo viên học sinh, sai lầm phổ biến học sinh Từ đó, thử đề xuất nguyên nhân khó khăn, sai lầm nêu biện pháp khắc phục - Soạn thảo hệ thống tập cỏ sử dụng phần mềm toán học Mathematica để giải sử dụng hệ thổng tập vào việc tổ chức hoạt động dạy học số tập chương - Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo tiến trình dạy học soạn thảo để đánh giá hiệu với việc đưa phần mềm toán học Mathematica vào giảng dạy Đối tượng, khách thể nghiên cứu đối tượng khảo sát đề tài - Khách thể nghiên cứu: Q trình dạy học mơn Vật lý chương “Dao động ” giáo viên học sinh lớp 12 - Đối tượng nghiên cứu: Phần mềm toán học Mathematica, ứng dụng vào giảng dạy giải B T V L chương “D ao động cơ” - lớp 12 T H P T - Đ ối tượng khảo sát: H ọc sinh lớp 12TN 1, T N trường THPT chuyên Trần Phú Vấn đề nghiên cứu Sử dụng phần mềm toán học Mathematica việc giảng dạy giải tập vật lý chương “ Dao động cơ” - lớp 12 THPT để nâng cao chất lượng dạy học ? G iả thuyết k h o a học củ a đề tài Nếu học sinh có kiến thức tin học kiến thức vật lý chương “D ao động cơ” - lớp 12 T H P T , giáo viên hướng dẫn hoạt động giải tập vật lý cho học sinh bàng cách khai thác, sử dụng phần mềm toán học Mathematica cách hợp lý góp phần nâng cao chất lượng dạy học Phương pháp nghiên cứu đề tài Để thực nhiệm vụ , sử dụng số phương pháp nghiên cứu sau: 8.1 P h n g p h p n g h iê n c ứ u tài liệu - Nghiên cứu tài liệu tâm lỉ học, lí luận dạy học nói chung tài liệu lí luận dạy học vật lí nói riêng có liên quan đến đề tài, ií luận dạy giải BTVL dùng làm sở định hướng cho trình nghiên cửu - Nghiên cứu nội dung kiến thức chương “ Dao động cơ” theo chương trình SGK Vật lí lớp 12 THPT, nhằm định hướng cho việc thực mục đích nghiên cứu Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi - Nghiên cứu tài liệu phần mềm toán học Mathematica 8.2 P h n g p h p n g h iên c ứ u th ự c n g h iệ m - Tim hiểu việc sử dụng máy tính phục vụ giảng dạy môn học trường trung học phổ thông - T ìm h iể u v iệ c d y v h ọ c tin h ọ c h iệ n n a y c c tr n g T H P T - Điều tra thực tế dạy học kiến thức chương “ Dao động cơ” , đặc biệt tập: xem giáo án, trao đổi vói giáo viên học sinh, phát phiếu điểu tra cho giáo viên dạy môn vật lý lớp 12 hai trường T H P T N g ô Q u y ề n v T H P T c h u y ê n T rầ n P h ú , H ải P h ò n g - Thực nghiệm sư phạm trường T H P T chuyên Trần Phú, H ải Phòng để đánh giá tính khả thi, hiệu hộ thống tập vật lý sử dụng phầm m ề m to n h ọ c M a th e m a tic a s o v i k h ô n g s d ụ n g p h ầ n m ề m đ ể g iả i, đ ể từ đ ó bổ sung hồn thiện dạng tập giải phần mềm toán học Mathematica 8.3 Phương pháp xử li thơng tin: sử dụng thống kê tốn học để xử lí số liệu điểu tra thực tế thực nghiệm sư phạm Đóng góp đề tài - Đề tài góp phần hồn thiện lí luận phương pháp dạy học Vật lý bậc THPT - G iúp giáo viên vận dụng để sử dụng phần mềm toán học M athem atica vào dạy học giải B T V L chương “ D ao động ” - lớp 12 T H P T thành công 10 C ấ u trú c c ủ a L u ậ n văn Ngoài phần mở đầu, kết luận , danh mục tài liệu tham khảo phụ lục , nội dung luận văn trình bày chương : C H Ư Ơ N G : C SỞ LÝ LU Ậ N V Ề G IẢ N G D Ạ Y G IẢ I BTV L PH Ổ TH Ô N G C H Ư Ơ N G 2: T H ự C TRẠ N G D Ạ Y H Ọ C G IẢ I B T V L Đ Ộ N G C ’ - L Ó P 12 T H P T H IỆ N N A Y V À X Â Y D ự N G T Ậ P B Ằ N G P H Ầ N M Ê M T O Á N H Ọ C M A T H E M A T IC A C H Ư Ơ N G 3: T H ựC NGHIỆM SƯ PHẠM C H Ư Ơ N G “D A O H Ệ TH Ó N G BÀ I x [ tj =15 Cos[omega t + Pi/2]; x [ tj = 40 Cos[omega t - Pi/2]; x[tJ==TrigFactor[xl[t]+x2[t]+x3[t]] //C h o p ; Print[" Phuong trinh dao dong tong hop la X= ", x[t]/.sl] Plot[{xl[t]/.sl, x [t]/.sl, x3[t]/.sl,x[t]/.sl },{t,0,l},PlotStyle—♦ {Hue[0.6],Thickness[0.004]},AxesLabel->{"t(s)", "x(cm)"}]; Bước : K ết q uả a/ X Phuong t r i n h dao dong t o n g hop l a 9 S i n [ l +2 = 71 t ] : cm b / Đồ t h ị xLdml Có thể nói phương pháp giải BTVL phần mềm toán học M athematica khác phương pháp truyền thống bước : Luận giải bước máy tính thực Như để giải BTVL phần mềm tốn học Mathematica học sinh phải có kiến thức vật lý để hiểu phân tích tượng vật lý bài, từ viết công thức, 95 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi phương trình tốn học thể mối liên hệ dừ liệu phải tìm liệu có câu lệnh chương trình Mathematica Tuy nhiên ưu điểm dễ nhận thấy ngồi việc tính tốn, thay đổi số liệu cho ta kết nhanh chóng, phần mềm mơ số tượng vật lý, vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ đại lượng trình giảng dạy nên giáo viên sử dụng để hỗ trợ cho giảng mình, giúp học sinh nắm vững nhớ lâu kiến thức K ết luận chương Căn vào yêu cầu nội dung kiến thức chương “Dao động cơ” theo chương trình SGK Vật lý 12 kỹ học sinh cần đạt sau học xong chương này, xây dựng hệ thống tập có sử dụng phần mềm tốn học Mathematica để g iả i Nhằm khắc phục số sai lầm học sinh q trình giải BTVL, chúng tơi vận dụng sở lý luận dạy học giải BTVL để tổ chức, hướng dẫn hoạt động giải BTVL cho phù hợp với trình độ nhận thức học sinh, đồng thời hướng dẫn học sinh thực hiên việc giải tập máy tính phần mềm tốn học Mathematica Thơng qua việc sử dụng phần mềm Mathematica để giải BTVL gây hứng thú để học sinh tự động khám phá điều chưa rõ, tích cực giải tập Học sinh khơng phải tốn thời gian giải tốn nên có điều kiện sâu vào chất tập, qua học sinh nắm vững kiến thức chương Ví dụ, sau giáo viên dạy chương “Dao động điện từ”, học sinh nhận thấy chúng mô tả phương trình tốn học giống Các đại lượng vật lý mô tả hai loại dao động tương tự với qui luật biến thiên nhừng mối liên hệ giống nhau, từ học sinh hồn tồn dùng phần mềm toán học Mathematica giải tập chương “Dao động điện từ” cách đơn giản 96 CHƯƠNG3 T H ự C N G H IỆ M S PHẠM 3.1 M ục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm Trên sở hệ thống tập soạn thảo, tiến hành thực nghiệm nhằm đánh giá giả thuyết khoa học đề tài Để đạt mục đích đó, thực nghiệm sư phạm có nhiệm vụ sau : a/ Đánh giá tính khả thi tiến trình dạy học soạn với việc sử dụng phần mềm toán học Mathematica hướng dẫn học sinh giải BTVL, làm sở để sửa đổi, bổ sung hoàn thiện hom b/ Sau tiến hành thực nghiệm tiến hành so sánh, đối chiếu kết lớp thực nghiệm với lớp đối chứng để đánh giá chất lượng cuả hoạt động dạy học theo tiến trình soạn 3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm Học sinh lớp 12 trường THPT Trần Phú, Hải Phòng 3.3 Phương pháp thực nghiệm Để đạt nhiệm vụ tiến hành thực nghiệm sư phạm iớp có trình độ nhận thức tương đương Lớp 1: dạy theo tiến trình cũ, truyền thống, khơng có hỗ trợ phần mềm toán học Mathematica Lớp 2: dạy theo tiến trình soạn có sử dụng phần mềm toán học M athematica để giảng dạy giải BTVL Sau phân tích, đánh giá tính khả thi hệ thống tập soạn thảo, điều chưa phù hợp hệ thống tập soạn, sửa đổi, bổ sung điều cần thiết nhằm làm tiền đề cho hướng dẫn giáo viên sau sát với tình hình thực tế Cuối đợt thực nghiệm sư phạm, cho học sinh lớp làm kiểm tra để sơ đánh giá hiệu hệ thống tập soạn thảo việc nâng cao chất lượng dạy học 97 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 3.4 Thời điểm thực nghiệm : 15/10/2008 đến 07/11/008 3.S Tiến trình thực nghiệm sư phạm 3.5.1 Hiệu hệ thống tập sử dụng phần mềm toán học Mthematica để giải Đây phương pháp học tập mới, học sinh lần đầu tiếp cận Ban đầu học sinh bỡ ngỡ, nhiên sau học sinh hứng thú tích cực giải tập với cách học 3.5.2 Đảnh giá kết thực nghiệm Cuối đợt thực nghiệm, vào tiết tập thứ có soạn thảo kiểm tra 20 phút để đánh giá mức độ sử dụng phần mềm mức độ nắm vững kiến thức học sinh Bài kiểm tra cho học sinh hai lớp (lớp thực nghiệm lớp đối chứng) Lớp thực nghiệm, học sinh giải máy tính, sau học sinh lưu file truyền máy chủ giáo viên Lớp đối chứng, học sinh làm giấy, sau giáo viên thu chấm Thang điểm cho chi tiết câu hỏi, chấm máy tính câu lệnh viết tương đương với điểm câu hỏi học sinh làm giấy a /N ộ i dung kiểm tra : Một lắc lò xo gồm lị gồm lị xo nhẹ có độ cứng k vật nhỏ có khối lượng m = 100g , treo thẳng đứng vào giá cố định Tại vị trí cân vật, lị xo giãn 2,5 cm Kéo vật dọc theo trục lò xo xuống vị trí cân đoạn 2cm truyền cho vật vận tốc 69,3 cm/s theo chiều dương Chọn trục tọa độ có phương thẳng đứng, gốc vị trí cân bằng, chiều dương hướng lên ; gốc thời gian lúc vật bắt đầu dao động Cho g = 10 m/s2 1/ Lập phương trình dao động vật ? Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian ? 2/ Tính vận tốc gia tốc vật thời điểm t = ls 3/ Tính vật thời điểm t = ls b/Đ áp án thang điểm 98 */ Bài cùa lớp đối chứng Đ áp ản T hang điểm , m g 0,1.10 „nxr/ k = —2 = = 40 N/m A/0 0,025 l,0đ l,0đ ® -■ Ẽ - w = 20 (rad/s) Tại t = => x0 = A.coscp = - 2cm Và l,0đ v0 = - A co.sinq) = 69,3 cm/s => (p = — (rad) A = 4cm l,0đ Vậy X = 4.cos(20t + — ) (cm) 0,5đ Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian 2,0đ V = x ’ = - A co.cos(ũ)t + (p) l,0đ = - 20 cos(20.1 + — ) = 64,8 m/s a = x ” = - A G)2.sin((Dt + (p) l,0đ = - 202.sin(20.1 + — ) = - 9,39 m/s2 0,5đ x (l) = cos(20.1 + — ) = 0,0235 m l,0đ wt = 0,5.k.x2 = 0,5 40 0,02352 = 0,011 (J) lOđ Tồng điểm */ Bài lớp thực nghiệm 99 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đáp án Thang điểm Clear["Global'*"] sl={m—►0.1,xO—* - 0.02,vO—»0.693,delta—►0.025,g—> 10}; 0,5đ k=(m g/delta)/.sl l,0đ eq=m x"[t= = -k x[t]; l,0đ sol=DSolve[{eq,x[0]= = x0,x'[0]= = vO}/.sl,x[t],t]; l,0đ x [tJ= so l[[l,l,2 ]]; 0,5đ Print["Phuong trinh dao dong cua vat X= 0,5đ ",x[t]/.sl, "m"] Plot[x[t], {t,0,2},AxesLabel—► {"t","x[t]" },PlotSty le—♦ 2,0đ {Hue[0.6],Thickness[0.005]}] v [ tj= x ’[t]; 0,5đ Print["Van toc cua vat tai thoi diem t = s la : ",v[l],"m/s"] 0,5đ a[tj= x "[t]; 0,5đ Print["Gia toc cua vat tai thoi diem t = s la : ",a[l],"m/s2"] 0,5đ Wt[t_J=0.5 k x[t]A2; l,0đ Print["The nang cua vat tai thoi diem t = ls : ",W t[l],"J"] 0,5đ ỈOđ Tổng điểm Kêt máy : Phuong t r i n h dao dong c u a v a t X = - Cos[20 t ] + 03465 S i n [ t] m 0.04 002 t- 002 004 Vaa toc cua vat ta i th o i diem t = s la : 9 m /s G ia to c cua vat tai th o i diem t = s la - 8 m /s2 The nang = ls 0 1 cua vat ta i th o i diem t 100 J 3.5.3 S ỉỷ kết thống kê toán học ay Để so sánh , đánh giá học sinh thông qua so sánh điểm kiểm tra, sử dụng đại lượng sau : X ; s ; s ; V * Trong : X : Trung bỉnh cộng điểm số, đặc trưng cho tập trung điểm số • T? _ K N h fi ' (x i • điểm số ; f ị : tần số xuất ; N : số học sinh ) V /• • Phương sai s độ lệch chuần s tham số đo mức độ phân tán số liệu quanh giá trị trung bình cộng ; s nhỏ chứng tỏ số liệu phân tán s 2“ - s r - ĩ Ì / ( * , - ? J ’ Ẩy —1 i_i • ;s=Vsĩ V : hệ số biến thiên mức độ phân tán : V = -£ 0 % b/ Bảng thống kê kết điểm : Lớp S ĩ số 10 ĐTB 12TN1 49 0 14 2 6,09 12TN2 46 0 1 12 10 7,28 c/ Xử lý kết : L ớp đối chứng Lớp thực nghiệm Xi fiN (X r* ) Xi -4,28 18,32 18,32 -3,28 10,76 5 -2,28 6 m -x ý íc (X.-X) (Xi- x f -3 ,0 9,55 38,2 10,76 -2 ,0 4,37 30,59 5,20 26 - 1,09 1,19 10,71 -1,28 1,64 9,84 6 -0 ,0 ,0 0,049 12 -0,28 0,078 0,936 14 0,91 ,8 1 ,6 10 ,7 ,5 ,2 ,9 3,65 18 ,2 ,7 2 ,9 20,72 2,91 8,47 16,94 10 2,72 7,40 29,6 10 3,91 15 ,2 30,58 s 46 (X i-*)2 121,376 101 49 156,94 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi "\^ T h a m số X s2 s v% Lớp đôi chứng 6,09 3,27 1,81 29,7% Lớp thực nghiệm 7,28 2,69 1,64 22,5% Đối tư ự n g ^ d/ Bảng tần số tần số tích lũy Điểm Xi Lớp đối chứng nr%Ầ Á nr>A Ẩ npẦ ẨA T ân sô T an suât T ân su ât fiC W c(i)% lũy tích Lớp thực nghiệm Ẩ npX Ấ npX T ân sô T ân suât Tần suất f|N W N(i)% lũy tích WN Wc 8,2 8,2 2,2 2,2 14,3 22,5 2,2 4,4 18,3 40,8 10,9 15,3 6 12,3 53,1 13 28,3 14 28,6 81,7 12 26,1 54,4 10,1 91,8 10 21,7 76,1 4,1 95,9 15,2 91,3 10 4,1 100 8,7 100 49 100 46 100 z e/ Đồ t h ị : Đồ thị đường phân bố tần suất 102 Đ thị đ n g p h â n b ố tầ n s u ấ t lũ y tíc h *Lop DC -Lop TN 3.5.4 Đánh giá định lượng kết +/ Điểm trung bình lớp thực nghiêm cao +/ Hệ số biến thiên lớp thực nghiêm 22,5% < 29,7% lớp đối chứng nghĩa độ phân tán điểm số quanh điểm trung bình lớp thực nghiệm nhỏ lớp đối chứng +/ Đổ thị đường phân bố tần suất tần suất lũy tích lớp thực nghiệm nằm bên phải phía đường tần suất tần suất lũy tích lớp đối chứng, chứng tỏ bước đầu đưa phần mềm toán học Mathematica vào giảng dạy giải tập vật lý có hiộu quả, học sinh học tập tích cực, tạo hứng thú cho học sinh Kết luận chương Qua việc tổ chức, theo dõi diễn biến học thực nghiêm, kết hợp với trao đổi với giáo viên học sinh, đặc biệt viộc xử lý kiểm tra , chúng tơi có nhận xét sau : +/ Nhìn chung việc đưa phần mềm toán học Mathematica vào giảng dạy giải BTVL cho học sinh THPT ỉà có tính khả thi Giờ học có sử dụng phần mềm toán học Mathematica tạo mơi trường giao tiếp thầy trị trị - trò, tạo nên mối quan hệ hợp tác cá nhân Giờ học có phân hóa kết hợp với hợp tác Học sinh thích thú, tự giác học, học sinh 103 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi - giỏi giải nhiều cách cho tốn phần mềm mà không tốn nhiều thời gian em +/ Q trình phân tích thực nghiệm cho thấy: Sử dụng hệ thống tập giải phần mềm tốn học Mathematica chúng tơi soạn kích thích suy nghĩ tính tích cực hoạt động giải vấn đề học sinh trình học tập, bước đầu đem lại hiệu việc nâng cao chất lượng dạy học +/ Tuy nhiên, chúng tơi thấy cịn số hạn chế sau : - Đối tượng thực nghiệm cịn cần phải mở rộng thêm - Việc tiến hành giảng dạy với hỗ trợ phần mềm đòi hỏi nhà trường phổ thơng phải có sở vật chất đáp ứng yêu cầu dạy học phòng học đa 104 K Ế T LUẬN Sau thời gian làm việc tích cực, nghiêm túc với nỗ lực cao thân, tồi hoàn thành đề tài, đáp ứng mục đích nghiên cứu đề tài đặt : soạn thảo hệ thống tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica để giải, thuộc chương “Dao động cơ” - lớp 12 THPT Sau thực nghiệm sư phạm với hệ thống tập soạn Với kết thực nghiêm ban đầu đạt cho thấy giáo viên hoàn toàn sử dụng phần mềm tốn học dạy học vật lý, góp phần đổi phương pháp dạy học, nhằm nâng cao chất lượng dạy học Các kết nghiên cứu coi tài liệu tham khảo phương pháp dạy học cho giáo viên dạy vật lí trường THPT Tuy nhiên thời gian có hạn hạn chế thân nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót Tơi mong muốn nhận đóng góp thầy cô giáo bạn đồng nghiệp để luận văn tơi hồn chỉnh Tơi xin chân thành cảm ơn ! 105 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TÀ I LIỆU TH A M KHẢO 1- Tơn Tích Ái : Phương pháp số, NXB ĐHQG Hà Nội 2001 2- Tơn Tích Á i : Phần mềm tốn cho kỹ sư, NXB ĐHQG Hà Nội 2005 3- Hồ Ngọc Đ i : Tâm lý học dạy học, NXBGD, Hà Nôi 1993 4- Nguyễn Văn Đồng (chủ biên) Phương pháp giảng dạy Vật lý trường phổ thông, tập tập 2, NXBG D , Hà Nội 1979 5- Nguyễn Kế Hào Dạy học lấy học sinh làm trung tâm, Tạp chí nghiên cứu giáo dục sổ 6/1994 6- Lê Nguyên Long Thử tìm phương pháp dạy học hiệu quả, NXBGD, Hà Nội 1998 7- Ngô Diệu Nga Bài giảng chuyên đề phương pháp nghiên cứu khoa học dạy học Vật lý, 2005 8- Vũ Quang Những phương pháp nhận thức môn Vật lý nhà trường phổ thơng , Viện KHGD, tư liệu Vật lí số 2/1997 9- Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế Phương pháp dạy học Vật lý trường phổ thông NXBGD , Hà Nội 1999 10- Phạm Hữu Tòng Phương pháp dạy giải tập vật lý, NXBGD, Hà Nội 1994 11- Phạm Hữu Tịng Hình thành kiến thức, kỳ năng, phát triển trí tuệ lực sáng tạo cho học sinh dạy học Vật lý, NXBGD, Hà Nội 1999 12- Phạm Hữu Tòng Lý luận dạy học Vật lý trường trung học, NXBGD, 2001 13 Thái Duy Tuyên Những vấn đề giáo dục học đại, NXBGD, Hà N ội 1991 14- Đào Văn Phúc, Dương Trọng Bái, Nguyễn Thưựng Chung, VÜ Quang Vật lý 12, NXBGD, 2001 15- Dương Trọng Bái, Đào Văn Phủc, Vũ Quang Bài tập Vật lý 12, NX BG D , 2001 106 16- Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Vũ Thanh Khiết (Chủ biên), Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hưng, Nguyễn Đức Thâm , Phạm Đình Thiết, Vũ Đ ình Túy, Phạm Quý Tư Vật lý 12 nâng cao, N XBG D , 2008 17- Lương Duyên Bình(Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên), Nguyễn Thượng Chung, Tơ Giang, Trần Chí Minh, Ngơ Quốc Qnh Vật lý 12, NXBGD, 2008 18- Nguyễn Thế Khôi , Vũ Thanh Khiết (Đồng chủ biên), Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hưng, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Túy, Phạm Q uý Tư Bài tập Vật lý 12 nâng cao, N X BG D , 2008 19- Vũ Quang (Chủ biên), Lương Dun Bình, Tơ Giang, Ngơ Quốc Qnh Bài tập Vật lý 12, NXBGD, 2008 20- PG S.TS Đỗ Hương Trà Bài giảng chuyên đề phương pháp dạy học Vật lý, Hà Nội 2008 21- TS Đinh Thị Kim Thoa Bài giảng phương pháp công nghệ dạy học đại 22- M uravier.A.V Dạy cho học sinh tự lực nắm vững kiến thức Vật lí (bản dịch), NXBGD, Hà Nội 1978 23- Piaget.J.V Tâm lý học giáo dục học, NXBGD, Hà N ội 1980 24- V.G R am ôxki Phát ừiển lực sáng tạo học sinh dạy học Vật lí (bản dịch), NXBGD, 1975 107 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi PHIẾU TRAO ĐÒI Ý KIẾN VỚI GIÁO VIÊN K hi giảng dạy giải BTVL chương “Dao động cơ” - Lớp 12 THPT Htọ tên giáo viên : Đơn vị công tác : Để giúp cho việc nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học giải BTVL chương “Dao động c ” - lớp 12 THPT có hiệu quả, xin đồng chí vui lịng trao đổi với số vẩn (đề s a u : I Klhi giảng day kiến thức chư ơng “Dao đông cơ”- iớp 12 TH PT cỏ : 1/ Tl huậm lợ i: Kihỏ khăn : Ý kiến khác : II.K áv năn g HS cần đat đươc sau giảng dav phần kiến thức III Những sai lầm phổ biển HS khỉ giải BTVL chưong” Dao đông cơ” - lứp 12 THPT IV.Khi giảng day phần đồng cbí có soan tập vửỉ sư hỗ trữ phần mềm không: Lý : Lí khác : V K inh nghiêm đồng chí sau khỉ giảng dav giải BTVL chưưng”Dao đỏng cơ” lớp 12 THPT X in trân trọng cảm am ý kiến trao đồi cùa đồng chí ! ... nghiên cứu Sử dụng phần mềm toán học Mathematica việc giảng dạy giải tập vật lý chương “ Dao động cơ? ?? - lớp 12 THPT để nâng cao chất lượng dạy học ? G iả thuyết k h o a học củ a đề tài Nếu học sinh... BÀI TẬP VẬT LÝ CHƯƠNG “ DAO ĐỘNG c ” - LỚP 12 THPT HIỆN NAY VÀ XÂY DựNG HỆ THỐNG BÀI TẬP G IẢI BẰNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA 2.1 Phân tích nội dung kiến thức chương "Dao động cơ" - lớp 12. .. tin học kiến thức vật lý chương “D ao động cơ? ?? - lớp 12 T H P T , giáo viên hướng dẫn hoạt động giải tập vật lý cho học sinh bàng cách khai thác, sử dụng phần mềm toán học Mathematica cách hợp lý