Ứng dụng phần mềm mathematica trong giảng dạy và nghiên cứu vật lý

DAI HOC QUÓC GIA HA NOI TRirÓNG DAI HOC KHOA HOC TU NHIÉN A> ^"^ VNG DUNG PHAN MEM MATHEMATICA TRONG GIÁNG DAY VÁ NGHIÉN CÚt VAT LY MÁ SO: QT-01-31 CHÚ T R Í D É TAI: GS.TS TON TÍCH ÁI CÁC CAN BĨ THAM GIA: - CN NGUYEN HOÁNG OANH - CN NGUYÉN VÁN NGHIA HA NOI 2003 DAI HQC QUÓC GIA HA NOI T R Ü Ó N G DAI HOC KHOA HOC TU" N H I É N B A O CAO K\ÍT QUÁ THUC HIÉN D E TAI K H O A H O C CÓNG N G H É QG, Q T , T N T e n d é t a i : U n g d u n g p h a n n i é m M a t h e m a t i c a t r o n g g i n g d a y v n g h i é n cxiu v a t ly M s o : QT-01-31 C h ú t r i d é t a i : GS.TS Ton Tích Ái C c c a n bo t h a m gia: CN Ngun Hống Oanh - CN Nguyen Van Nghía M u c t i é u v n o i d u n g n g h i é n cxiix: N m vüng he thó'ng dai so máy tính (CAS) Mathematica M5 hinh hố mgt só'bái toan Vat ly phuc vu cho viec giáng d.ay mon vat ly dai cu'dng Dé xuá't du'dc n h n bien doi cho trUdng Dia Vat ly dé thé hien tính toan báng M a t h e m a t i c a Tho'ng nhá't phép bié'n doi trUdng t h é mién tan so' la cd stJ cho bien doi báng ngón ngCí dai so'máy tính (CAS) Lap trinh báng ngon ngií Mathematica vé tá't cá phép bien doi trUdng phuc vu cho viec minh giái só'heu dja vat ly T i n h h i n h t h i i c b i e n d é ( i : - Cong trinh dé cap den mói phUdng huóng nghién cúu mói, sü dung niót p h n mém toan hoc mói ti ong giáng day vá nghién cúu vát ly, cu l,hé giáng day vat ly dai cní cüng n h u nghién cúu phu'dng phá]) p h n chia trucíng dia vát ly - T h n h hip file phuc vii cho viec minh chúng mot so'bái giáng vé val ly dai cUdng Các chiídng ti hih dUdc viét báng p h n mém M a t h e m a t i c a - Mol file chudng trinh dé tlióng nhát phép bien doi ti'iícJng \y:\n¡; JIÍÍĨM ngCí Mathematica - T h é hién phUdng p h p p h a n chia trUdng theo phUdng p h p yéu tó'chính b n g ngón ngü Mathematica D n h g i c h u n g Dé tai dUdc thUc hien có chá't ludng vói khó'i lUdng k h lón Các két thu dUdc da dUdc bao cao tai hoi nghi khoa hoc vé vát ly, toan tính toan cüng nhU dia vat ly nUóc vá quó'c té: Da d n g Proceeding hói nghi khoa hoc lán thü 15 cüa tru'dng dai hoc mó dia chá't " P h n c h i a triícíng t h é ' b n g h e t h ó ' n g d a i so' m y t í n h (CAS) Mathematica Da b a o cao tai hoi nghi: School and 2-nd Workshop on Simulation and Modeling Physics I n s t i t u t e of Physics, t h n g 11 n m 2002 Bao cao tai hoi nghi khoa hoc Lhú 15 trUdng dai hoc mó dia chá't vá hoi nghi khoa hoc lán t h ú ba trUdng dai hoc klioa hoc tU nhién Phán chia trUdng thé báng he tho'ng dai so'máy tính (CAS) Mathemal ica TrUdng DH Mó Dia chá't Tu> én táp bao cao hoi nghi khoa hoc lán t h ú 15 Quyén Dau khí Há noi 15/11/200L1 Bao cao tai hoi toan hoc tính toan q'c té tai Há noi Mathematica for Geophysical h'ield Separation.International Conference on High Performance Scientific \^\r n^6\ mdv' giáo sit dude nüa, kién thúc má tháy da truyén tliu lám vd tung dñu 'ni mat" Chính vi vay má chuyén gia vé phudng i)háp giaiig dav d;» tóng két trinh giang day vat ly vá dá dua thuát ngü "Val ly 3i)'* ( P h y s i c s is 3D) Vat ly 3D dUdc xem dac tính cúa viec giántí day hoc tap vat ly hién Dó kién thúc có vát ly nuá khó dói vói nsu'di hpc (Difricult), ngudi giang lai dua nhüng hien tupuG' khó khan^^háng bao gid háp dan iigucii hoc (Dry) Uúu nüa vat ly lai Ianh lüng, vó tri vó giác (Dull) ^^ 1.2, Loi day cü chúa düng n h ü n g n h ü o c diom gi? Trong tuyét dai các cd sd dáo tao cúa viec giana ''n^• thüdng ditdc tién hánh theo loi cü Theo ló'i day nX MIÍIV giáo vói nhan tay thut ?iang nhüng luón thUc trón báng Lm fiay imv iluKing ^^.^tnhéo lám cho n^udi n^he han ngát ^inh vi^n tvnni: nuá trinh uép Lliu kién thúc tliu dóng khóng náng táp trung dé nghe tliáy giáo thuyét giáng mót thdi gian dái Viec tháy giái thích ddn diéu tren báng khóng gáy nén húng thú vá tap trung cho ngUdí nghe Hdn nüa thuyét minh ly thuyét khóng the thay thé dUdc biéu (lién vá thi nghiem chúng minh vat ly Thém nüa tai niídc Cháu Á, phong tuc tap quán phudng Dóng lai lám cho tính thu dóng cúa smh vién cáng thém trám trpng Thóng thUdng, theu thói quen, tai nUóc phuong Dóng, tháy dang thuyét giáng, viec sinli vién cát ngang rói dua cáu hói dUdc xem "nhu khóng licb sU lám" Nhiéu tháy cám tháy khó chiu dang giáng má bj ¿inb vién cát ngang dé dUa cáu hói Nhu vay viec day hpc theo phUdng pháp truyén thóng chúa án minh nhüng yéu tó" thu dóng lám cho trinh day vá hpc vat ly trd nén nhám chán Trong thap nién cuó'i cüa thé ky 20 vá dáu thé ky 21 vói su gia táng míinh me cüa cupe cách mang cóng nghe, dac biét sü phát trien vUdt bac cüa cóng nghé thóng tin vá thóng luu mói ( New Information and Comnninication Technology), van dé day vá hpc nói chung dó có day vá hpc vát ly dude to chúc khoa hpc giáo due cüng nhü [jiáo sü bán bac vá thuc bien mót cách nghiém Hién ngối mó hinh giáng day trun thóng, tüng büóc dá hinh thánh mót mó hinh giáo due mói, la mó binh thóng tin két hop vói mó hinh truyén thóng Trong mó hmh nky, ky thuát multimedia dá tüng büóc dtídc sü dung vá hốn thién $.2 K h n n g g i n g day có sü d u n g m u l t i m e d i a De tránh düdc nhüng nhám chán thüdng gap mó hinh day truyén thóng, multimedia düdc düa vao qua trinh giáng day nhám náng cao két truyén thu kién thüc cüng nhü náng hinh thánh thái cüa sinh vién Multimedia cüng mót thói gian cho phép tháy gíao düa váo nhiéu phiídng thúc giáng day vá hpc doi vói sinh vién lám thay dói Lrang thái vá tranh sü truyén dat kién thúc ddn dieu Trong buói hpc có thé có nhüng trinh chiéu nói dung cd ban cüa bái hpc, nhüng thi nghiem chúng minh báng dung cu that hoac báng thi nghiem áo Hién nay, tai nitóc phát trien vá cá nüóc, thiét bi phuc vu cho viéc giáng da}' dang dan dan düdc caí tién vá có thé düa váo mót l)i giang vá nhu váy mot buoi hpc mót buoi giáng sé trd nén sói nói hdn néu nhü tháy giao biét két hdp phüdng tién dó , • ' \ , (^^^ ¡moi trinh dién gu'un bót cáng tliáng vá lám cho ¿inli vién húng ibu hpc vát ly hdn To hdp phüdng tién giáng day re tién vói phüdng tién "hien dai", tháy giáo sé lám cho lóp hpc sói noi hdn, tích cuc hdn tránh düdc sü nhám chán trinh truyén thu kién thúc d(ín.thuán Sü dung Multimedia co tho (hfdc xom idiü sü duiíK rni\\r MKIIĨ nói chung, cóng nghe giáo due, cóng nghé giáng day nói riéng $ 3.Các phiíofng tien multimedia cong nghe giáng dayTrong thap ky vúa qua, dá có büóc phát trien nháy vpt vé náng cüa phüdng tien nghe nhin vá cóng nghé giáng day lóp hpc Nhüng dáng tiéc cho den dói vói nhiéu giáng vién, viec tao cd hói vá hpc cách sü dung cóng nghé mói hinh nhü có khó khan Các cóng cu phuc vu cho cóng nghé giáng day bien da dang, nhü den chiéu, video, powerpoint, phán mém trinh dién, sü dung mang máy tính Các phüdng tién náy dá góp phán lám cho bái giáng sinh dóng, tao nén sü húng thü vá tap trung theo doi cua sinh vién Muon thüc bien düdc tó't cóng nghé giáng day trüdng dai hpc dói hói sü no lüc khóng phái chí vé mót phía cúa can bó giáng day má can cá sü no lüc cúa nhá quán ly giáo due Ta hay kháo sát mót so phüdng tién multimedia má cóng nghe giáng day thüdng sü dung trüdng dai hpc D e n chiéu (Overhead) Den chiéu lám cho sinh vién tap tKing váo bái Eíián^, lám ro ráng nhüng vá'n dé quan trpng nhát can néu dó'i vói sinh vién Chúng thém u tó'có thé nhin tháy diídc váo nhüng gi dá düdc nghe báng tai bái giáng Theo so lieu diéu tra vé giáng day, rñc sinli VITMI déu cho ráng mót dé cüdng bái giáng, dü düdc chié'u duói dang viét tay hay düói dang mót slide hoán chinh déu dáng düdc dánh giá cao Các phüc/ng tien multimedia san xuá't chuyAn n g h i é p So lüdng phüdng tién multimedia ngáy mót nhiéu vá ngáy mót da dang Có thé ké den phüdng tién giáng day chuyén nghiép dó nhü sau: > , -^ •, • , Láser disks ( dia CD), video tapes ( cae bang video), video cameras ( máy quav video), digital cameras ( máy quay video so) computer Oiiáy tính), toys (các dó chdi) Có rát nhiéu phudng tien multmedia phuc vu cho rong nghe giang d ^ Moi mót media có nhüng nét uu viet cúa mirih Vi du nhü día CD ^^'* ^ ^ -',^ ^.\r, máv tính, giáng vién có thé thao tac rát dé dán^ vói sü tro giup ^^^ - ^ ' -" * ' íTI' ^\ \ r^Y) neüdi giang co the chuyén sang cae de muc khac nliau VĨI cong ^^j^^-^^j^ chóng Vói CD két hdp vói rió CIKÍI ta có thé gi;ú ",^^\^!^ L^Hpn ly vát ly tao nen nói (kmg ma hai giáng Vier thích truc tiep rác cae nguvén I^B - chuyén doi dé muc tren día CD düdc thüc hién dé dáng nhanh chóng Vói ky thuat HyperLink, bái giáng tren día CD ngáy dá dám tính sinh dóng cüa bái giáng cao Dia CD dá giám nhe nhiéu súc lao dóng cúa giáo vién trinh giáng day Vói sü phát trien nhanh chóng cüa c;óng nghé thóng tin cüng nhü cóng nghe giáng day, día CD vói cá'u truc khác nhau, chuyén dé khác dá düdc báy bán tren nhiéu nüóc Các chuyén gia cüa ta nüóc ngối cüng dá mua hoac xin düdc mót so dia CD náy Cho den nüóc cüng dá có nhiéu háng, nhiéu cd quan, nhiéu trüdng dai hpc dá quan tám dé xuá't bán loai dia phuc vu cho cóng cupe giáng day náy Háu nhü bá't ky mói hpc vát ly nao vói kich bán vá trinh dó chuyén cüa chuyén gia tó't déu có thé di düdc mót dia CD vói nhiéu nói dung thú vi Mang máy tính Tai nüóc phát trien, da só trüdng dai hpc, mói mót sinh vién déu có mót account internet, hop thü dién tü vá i)hóng hoc düdc nói mang, nhüng khóng phái toan bo sinh vién déu dá nám vüng cách sü dung mang O nüóc ta, tinh trang lai cáng tói te hdn, má háu hét sinh vién chüa có account vá khái niém vé mang máy tính xa la, thi viec sü dung mang máy tính phuc vu clio viéc giáng day vat ly lai cáng nhiéu khó khan hdn Nói nhü váy cüng khóng nén tü bó náng düng tren vai ngüdi khóng ló dé tiép thu nhüng thánh tüu mói cüa tri thúc lối ngüdi Néu có nhüng tái nguyén (juy giá tren mang má sinh vién có thé truy nhap düdc, thi nén dé dánh mót thdi gian hüóng dan sinh viémdi váo dia chi can thiét vá nhüng tai nguyén can thiét Muon thüc hien tot viéc náy ngüói tháy phái có diéu kién cüng n h ü thdi gian vá nhüng húng thú tim tói tai nguyén dáng quan tám tren mang Các tháy nén cung cap cho smh vién cüa minh nhüng trang Web can thiét vá xa hdn nüa qua trao dói náy, tháy giáo lai có thém tú sinh vién cüa minh nhüng trang Web mói má minh chüa biét tói ^ , Vói mang máy tính dá düdc sü dung phó bién, tháy giáo có thé bái táp , , tren mang güi den cho ckc día chi cua sinh vien vá tú dó tháy cüng nhan düdc Idi giái cüa tüng sinh vién E-mail mót bien pháp rát hiéu giúp dó dác lüc cho viéc truyén thóng tren lóp Nó có thé düdc sü dunir dé thóng bao, trá ldi cáu hói cüa sinh vién, tham chí dé tháo hián vá'n de cúa lóp ngối thói gian lóp Cüng có thé qua , *• , '- ,' I' ,,,.,,1 iiioi ^(j siiili viüi) la\ diítíc: líJi giái c ú a l^an dé chuyén két den cho thay, hoac co the sinh vien sü dung E-mail de xúc pham den ban khác luy rang dieu kién tai trüdng dai hpc cúa ta , hinh thúc náy chüa düdc xem bié'n nhüng vói sü phát trien mang máy tính dung tüdng lai, thi phudng pháp kiém trn n y l,hoo tói ]n niót iro^W, rnr phínf^ pliap d a n h ri'i ' r i n l i hoc fAp cüa sinh vien dáng düdc quan tam Néu nlíü khoa có trang Web, thi giáng vién có Iho chí) sinh vién truy nhap váo thóng* tin vé hpc, cüng nhü giáo trinh, chü dé can phái di qua, máu bái thi cü, danli muc sách tham kháo, bái gdi y chung vé van dé hüóng dan ếe cóng viéc sinh vién can lám vá nhüng hüóng lám bái tap P h n m é m trinh báy düng cho bái giáng -Ngoái phán mém chuyén dung düdc háng, cóng ty báy bán phuc vu cho cóng nghé giáng day, thi slides hó trd cho viec giáng day cüa tháy dá vá dang dude nhiéu nhá giáo quan tám Vía phán mém bien có d nc ta, cho den nay, tin i)lirin mém Powerpoint có lé có hieu nhát vá dáng dude rae tháy giáo quan tám dé hinh thánh bái giáng cua minh Trong giáng day vát ly thi viéc két hdp Powerpoint vói phán mém chuyén dung sé dem lai hiéu giáng day cao Trong trinh giáng day tai khoa vát ly Dai hpc khoa hpc tü nhién tói dá két hdp PowerPoint vói phán méín Mathematica dé giáng day Qua mót so nám thüc bien pliudng án hpc dá düdc smh vien quan tam hdn vá só smh vjen rpia dude ky thi vá só'sinh vién gioi dat (hídc táng Thinh thống, giáng vípn rüng nen düng siV rlung rác thó'ng bien dai trd ve vói c phüdng pháp giáng day truvén thón^í Sü tó hdp i)hüdng pháp giáng day liien dai vói phüdng pháp giáim dav truyén thóng sé gáy düdc sü y cúa smh vién vá lám cho phán trinh báy tóng thé có hiéu hdn ^ , , , , Vói viéc xáy dung bái giang vdi sü trd giup cua cae phan mem tin hoc 2Íáo vién có thé tiét kiém düdc thdi gian trinh báy náng cao hiéu cúa bal giáng- Bái giáng cua giáo vién có thé düdc lüu giü vá dudf hoán thién theo thdi gian ^, ^ i r •- i V"^c sú dung multimedia qua trinh giang day da giup cho / : ^^| ly báng khái niém minh boa cüng nhü cung cap thóng qua t i m i • ^^ ^j^^^ cúng mót lúe Muó'n có düdc hiéu fin niia rác Kenn ^^B ^ , • lili qua ^^ ^^^ 1^^, ^^^ ^^^^y g^^^ viéc sü dung cóng nghe mong mi - • r\{rhé nói chuníí váo bái giáng van dé then chó't So •'' a ^la^' va CXM^^ n^^i^s ^ n -? giang o