Hiệu quả một số phần mềm toán học trong giảng dạy, nghiên cứu và ứng dụng toán học

Phát triển công cụ tin học trợ giúp cho giảng dạy, nghiên cứu và ứng dụng Toán học 9 Hiệu quả sử dụng một số phần mềm toán học trong dạy-học và NCKH tại Học viện Kỹ thuật quân sự trong thời gian qua Ngô Văn Quyết, Phạm Ngọc Phúc Học viện Kỹ thuật Quân sự Tóm tắt: 1. Nhấn mạnh một số quan điểm trong việc xây dung và sử dụng công cụ tin học trong giảng dậy và nghiên cứu toán học; 2. Việc sử dụng một số phần mêm toán học ( Maple, Matlab, SPSS .) trong giảng dậy và NCKH trong thời gian qua tại Học viên Kỹ thuật Quân sự; 3. Đánh giá hiệu quả. Kết luận. 1. Một số quan điểm cơ bản Ngày nay Công nghệ thông tin và Truyền thông (CNTT&TT) thâm nhập vào tất cảc lĩnh vực hoạt dộng đời sống con ngời. Sự thâm nhập của CNTTvào lĩnh vực giáo dục và đào tạo sâu và rộng tới mức làm cho bộ mặt nhà trờng truyền thống bị biến cải và bên cạnh nhà trờng hiện thực đã xuất hiện nhà trờng ảo!{2,4} Việc dậy và học trong nhà trờng ảo của một xã hội có nền kinh tế tri thức phải dựa vào công nghệ Internet và truyền thông [11,14]; Việc dậy và học nói chung và toán học nói riêng trong một xã hội học tập suốt đời đòi hỏi cả ngời dậy và ngời học phải nắm vững các công cụ tin học và các phần mềm có liên quan. Đây là một xu thế tất yếu của mọi nền giáo dục trên thế giới [2,13]; Mấu chốt và đIểm đột phá trong việc đổi mới phơng pháp giảng dậy ở các bậc học là phải nhanh chóng sử dụng các công cụ tin học và công nghệ truyền thông một cách có chọn lọc với một chiến lợc lâu dài.Muốn vậy theo Phát triển công cụ tin học trợ giúp cho giảng dạy, nghiên cứu và ứng dụng Toán học 10 quan điểm của chúng tôi, cần phải nhanh chóng xây dung một nền giáo dục điển tử [14]; Chỉ có thể thoả mãn nhu cầu học tập liên tục, học tập suốt đời cảu mọi thành viên trong xã hội trong thời đại công nghệ cao bằng việc sử dụng có hiệu quả cao CNTT&TT trong mọi loại hình đào tạo và giáo dục; Việc sử dụng các công cụ tin học nói chung, các phần mềm toán học nói riêng (cả của Việt nam và của nớc ngoài) tuỳ thuộc vào mục tiêu đào tạo, vào đối tơngj giảng dậy cũng nh các điều kiện vật chất kỹ thuật cho phép nhng phải dựa trên cơ sở lý luận chung đó là những quy luật và những nguyên tắc dậy học có sử dụng các phơng tiện kỹ thuật dậy học hiện đại [1,3] 2. Sử dụng một số phần mềm toán học trong dậy-học và NCKH Trong thời gian qua, (tính từ thời gian Hội thảo Quốc gia lần thứ 2: Phát triển công cụ tin học hớng đến công nghiệp phần mềm , Hà nội,12/2000), theo sự nghiên cứu thống kê cha thật đầy đủ của chúng tôi, trong phạm vi Học viện Kỹ thuật Quân sự, một số phần mềm toán học điển hình đã đợc sử dụng trong giang dậy và NCKH nh dới đây: 1. Phần mềm Maple[1,10,11,12]. a.Nâng cao hiệu quả giảng dậy môn học Xác suất thống kê (Phạm Ngọc Phúc- 2002), Lý thuyết Mỏi ở bậc cao học với sự trợ giúp của một số phần mềm chuyên dụng (Ngô Văn Quyết, 2001-2004); b.Mô phỏng trờng ứng suất và biến dạng tại vùng phá huỷ của mục tiêu dới tác động của đạn xuyên theo một số thông số động lực học của đạn và các chỉ tiêu chống phá huỷ (Ngô Văn Quyết, Nguyễn Văn Thủy, Dơng Văn Hậu, 2003); c.Nghiên cứu năng lợng phá huỷ tới hạn của mục tiêu là bản thép (thành xe tăng) dới tác động của đạn xuyên (Ngô Văn Quyết, Dơng Văn Hậu-2004); d. Tự động tính toán độ bền mỏi và dự báo tuổi thọ của chi tiết máy cơ khí (Trong Xe ô tô, xe máy công binh, Trục bánh xe tầu hoả, giá chuyển hớng toa xe, trục máy nghiền côn,bánh răng, bánh vít .) nhờ sự trợ giúp của Maple ; Mdt, SolidWork .(Ngô Văn Quyết,Dơng Văn Hậu, Trần Xuân Khái,Phạm Lê Tiến, Đinh Văn Thái, Nguyễn Anh Đức, Bùi Thị Thu Hơng -2001-2005); e. Một số ứng dụng của phần mềm Maple V (Phạm Ngọc Phúc, Ngô Văn Quyết-2003) .; Phát triển công cụ tin học trợ giúp cho giảng dạy, nghiên cứu và ứng dụng Toán học 11 2. Phần mềm Matlab[6,10] a.ứng dụng mô phỏng xác định chê độ bay tối u cho một loại tên lửa phòng không (Huỳnh Lơng Nghĩa-2001) b.Mô phỏng hệ thống truyền lực xe xích bằng công cụ SiMULiNK ( Le Kỳ Nam, Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Xuân Dũng-2003) c.Nghiên cứu năng lợng tới hạn nhằm phá huỷ phân mảnh đạn cối (Ngô Văn Quyết, Nguyễn Văn Thuỷ, Trần Văn Tuyến,-2004); d.Mô phỏng máy phân tích phổ và máy phân tích đặc tính biên độ tần số để khảo sát một số dạng tín hiệu.(Hoàng Minh Thiện, Dơng Phi Thục, Bùi Văn Sáng); e.Nghiên cứu mô phỏng hệ xử lý số tín hiệu trên Matlab (Nguyễn Văn Khôi, Trần Tuấn Trung, Nguyễn Ngọc Bích); f.Nghiên cứu sự tơng tác giữa sóng nổ trong môi trờng đất với kết cấu công trình (Nguyễn Trọng Doanh, Nguyễn Đình Tứ, Trần Đức Trung, Vũ Đình Lợi); Đặc biệt, phần mềm Matlab -Simulink đã đợc sử dụng làm công cụ thí nghiệm ảo tại Bộ môn Tự động điều khiển 3. Phần mềm SPSS Phần mềm này đã đợc khai thác, giảng dạy và sử dụng có hiệu quả tại Bộ môn Toán thuôc Khoa CNTT trong năm vừa qua khi giảng dậy môn Xác suất thống kê. . 4. Một số phần mềm toán học khác: ( Mathcad; Mathematica; Statistica . ) cũng đã đ- ợc hai thác sử dụng mộ cách lể tẻ , rời rạc trong một số môn học. 3. Đánh giá hiệu quả. Kết luận 1. Trong giảng dậy và học tập tại Học viện Kỹ thuật Quân sự, việc ứng dụng các phần mềm toán học , đặc biệt là Maple và Matlab vẫn đợc duy trì và ngày càng phát triển và đã thu đợc kết quả tốt đẹp; 2. Sử dụng các phần mềm toán học để giải quyết những bài toán nói chung và những bài toán thuộc lĩnh vực khoa học-kỹ thuật quân sự nói riêng đã bớc đầu đợc chú ý mở rộng ra nhiều đối tợng tại Học viện Kỹ thuật Quân sự.; 3. Mặc dù có những kết quả đáng khích lệ trong việc sử dụng các phần mềm toán học trong giảng dậy và NCKH tại Học viện Kỹ thuật Quân sự, song nhìn chung vẫn mang tính tự phát lẻ tẻ và mới loang quang ở những ngời phải sử Phát triển công cụ tin học trợ giúp cho giảng dạy, nghiên cứu và ứng dụng Toán học 12 dụng công cụ toán học để giải quyết những bài toán do yêu cầu nghiên cứu đặt ra, nhìn chung cha có một định hớng rõ rệt và một chiến lợc sử dụng lâu dài cũng nh một cơ chế, một chính sách phù hợp nhằm đẩy mạnh việc ứng dụng và phát triển các công cụ tin học để góp phần đổi mới phơng pháp dậy-học trong quá trình chấn hng nền giáo dục hiện nay; 4. Hiện nay vẫn tồn tại một số quan điêm cho rằng việc sử dụng các phần mềm Toán học làm thui chột t duy sáng tạo và làm cho ngời học ỷ nại vào công cụ hiện đại, chây lời không chịu động não để nghiền ngẫm những cách giải toán tay bo bằng hệ thống những mẹo vặt. Có ngời còn lập luận rằng việc gõ vài phím trên máy vi tính để cho kết quả chẳng có gì thú vị sinh nhàm chán và đặc biệt làm cho việc dùng các mẹo vặt giải các bài tập hắc búa của môn toán để thi cử sẽ mất thiêng; Có không ít ngời vẫn rất thích giảng dậy với kiểu thầy đọc, trò ghi với công cụ lời nói độc thoại của thày và viên phấn trắng lớt trên bảng đen! Họ lý sự rằng :cái phơng pháp kinh đIển ấy không có gì thay thế đợc, vì nó đã tồn tại cùng với nhà trờng truyền thống hàng mấy ngàn năm rồi. Việc ding máy tính, kết hợp với việc dùng các phần mềm toán học cũng không thể làm biến đổi đợc phơng pháp giảng dậy đó, có khi còn gây phiền toái, hại điện mà thôi! Khuyến nghị 1. Bộ Giáo dục và Đào tạo, trong quá trình chuẩn y các Chơng trình khung về Toán học để có thể dùng trong các trờng Đại học và Cao đẳng, nên đa các Phần mềm Toán học vào mục khuyến nghị áp dụng trong giai đoạn đầu (2 năm) và bắt buộc sử dụng trong thời gian sau (3 năm) với thời gian sống của Chơng trình khung từ 5-6 năm; 2. Hội ứng dụng Toán học Việt Nam cần có chính sách khuyến nghị ứng dụng các phần mềm Toán học cho các cơ sở đào tạo, trớc hết cho đào tạo Sau đại học, sau đó là các trờng Đại học, bằng những biện pháp cụ thể (in sách, tập huấn th- ờng xuyên; trại hè hoặc diễn đàn ứng dụng Toán học trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội).; 3. Coi việc ứng dụng các công cụ tin học mà trớc hết là ứng dụng các phần mềm Toán học là một trong các tiêu chí để đánh giá về việc đổi mới phơng pháp giảng dậy và nghiên cứu Toán học trong hệ thống các trờng quốc lập./. Phát triển công cụ tin học trợ giúp cho giảng dạy, nghiên cứu và ứng dụng Toán học 13 Tài liệu tham khảo [1] Ngô Văn Quyết: Giảng dạy môn học Cơ sở lý thuyết mỏi ở bậc cao học với sự trợ giúp của phần mềm MAPLE-V , Báo cáo khoa học tại Hội nghị Cơ hcọ biến dạng toàn quốc lần thứ V I -Hà Nội,26-27/11/1999. [2] Tuyển tập báo cáo Hội thảo : Phát triển công cụ tin học trợ giúp cho giảng dậy, nghiên cứu và ứng dụng toán học ,-Bộ Giáo dục và Đào tạo; Trung tâm KHTN &CNQG; Trờng Đại học Bách Khoa Hà nội; Viện CNTT, Viện Toán học, Hà Nội, 1999, 362 trg. [3] Ngô Văn Quyết: Sử dụng phần mềm dậy học góp phần nâng cao chất lợng giáo dục-đào tạo . Tạp chí : Đại học và giáo dục chuyên nghiệp, Só 3-2000, trang 25-25 [4] Tuyển tập báo cáo Hội thảo : Phát triển công cụ tin học hớng đến công nghiệp phần mềm , Bộ Giáo dục và Đào tạo; Trung tâm KHTN &CNQG; Trờng Đại học Bách Khoa Hà nội; Viện CNTT, Hà Nội, 12, 2001, 214 trg [5] Bruce W.Char, Keith O.Geddes, Gaston H.Gonnet, Benton L. Leong , Michael B. Monogan, Stephen M. Watt : First Leaves:Atutorial introduction to MAPLE-V , Spring-Verlag, New York .Budapest, 1993, 254p. [6] Naomi Ehrich Leonard, William S. Levine :Using Matlab to Analyze and Design Control Systems , Second Edition.-Addision WesleyPublishing Company,1995, 214p. [7] James A.Carison; Jennifer M.,J ohnson : Multivariable Mathematics with Maple Linear Algebra, Vector Calculus and Diffrential Equations . Prentice Hall. London, Sydney, Toronto, Mexico, New Delhi , Tokyo, Singapore, Rio de Janeiro, 1997, 300 p. [8] Nguyễn Hữu Điển: Hớng dẫn và sử dụng MAPLE -V ,- Hà Nội, "Thống kê", 1999, 198 trg. [9] Tống Đình Quỳ: Giáo trình xác suất thống kê .- Hà Nội, "Giáo dục", 1999, 244 trg. [10] Phạm Thị Ngọc Yến, Ngô Hữu Tình, Lê Tấn Hùng,Nguyễn Thị Lan Hơng: Cơ sở Matlab và ứng dụng .-Hà Nội, Khoa học và Kỹ thuật,1999.,234 trg. [11] Ngô Văn Quyết: Khai thác ,sử dụng Internet phục vụ giáo dục đào tạo -Tạp chí: Đại học và Giáo dục chuyên nghiệp - 2000,N0 5,trg 15-18 Phát triển công cụ tin học trợ giúp cho giảng dạy, nghiên cứu và ứng dụng Toán học 14 [10] Phạm Ngọc Phúc, Ngô Văn Quyết: Dậy Toán, Cơ với sự trợ giúp của phần mềm MAPLE -V Báo cáo Khoa học . Hội nghị Toán Cơ-Tin học lần thứ 2.-Đại học Quốc gia Hà Nội, -Hà Nội, 11-2000, Trg 40. [12] Phạm Ngọc Phúc, Ngô Văn Quyết: Một số ứng dụng của phần mềm MAPLE -V .-Hà Nội, Quân đội Nhân dân, 2002,282 trg. [13] Ngô Văn Quyết: E-Textbook in the E-Education .Hội thảo quốc gia về CNTT lần thứ 6. -Thái nguyên, 29-31/8-2003, p.29. [14] Ngô Văn Quyết: What s the E-Education? Tearching and Learning in the E- Education .Hội thảo quốc gia về CNTT lần thứ 7. -Đà nẵng, 18-20/8-2004, p.47. . công cụ tin học trợ giúp cho giảng dạy, nghiên cứu và ứng dụng Toán học 9 Hiệu quả sử dụng một số phần mềm toán học trong dạy -học và NCKH tại Học viện Kỹ. công cụ tin học trong giảng dậy và nghiên cứu toán học; 2. Việc sử dụng một số phần mêm toán học ( Maple, Matlab, SPSS .) trong giảng dậy và NCKH trong thời