Các bước kết hợp hiệu quả giữa phương pháp dạy học tích cực với phần

9. Cấu trúc luận văn

1.4.2Các bước kết hợp hiệu quả giữa phương pháp dạy học tích cực với phần

Matlab trong giảng dạy chương “Dao động và sóng điện từ ”

Để sự kết hợp đó đƣợc hài hòa, mang lại hiệu quả cao thí ngƣời GV phải chú ý tới yếu tố sƣ phạm, quá trính tiến hành thiết kế bài giảng có sử dụng phần mềm Matlab phải đƣợc tiến hành theo các bƣớc nhƣ:

- Xác định mục tiêu của bài học.

- Xác định kiến thức cơ bản và trọng tâm mà HS cần đạt đƣợc trong bài học. - Xác định vốn kiến thức, kỹ năng và trính độ tƣ duy của HS.

- Khả năng ứng dụng CNTT của GV và HS. Xác định tính hính cơ sở vật chất của trƣờng sở tại.

- Mục đìch sƣ phạm cần đạt đƣợc sau khi kết thúc bài học. - Phƣơng pháp dạy học tìch cực sẽ sử dụng.

Qua quá trính phân tìch, chúng ta nhận thấy việc ứng dụng CNTT cũng nhƣ các phần mềm vào quá trính dạy và học trong các trƣờng phổ thông là hoàn toàn cấp thiết và hoàn toàn phù hợp với tính hính về cơ sở vật chất của đại đa số các trƣờng học. Ngoài ra, ứng dụng CNTT vào quá trính dạy, học còn giúp cho HS mở ra nhiều cơ hội, nhiều lựa chọn nghề nghiệp cho tƣơng lai. Tạo khả năng hội nhập và sánh vai về kinh tế, khoa học giáo dục, công nghệ của Việt Nam với thế giới.

Kết luận chƣơng 1

Nội dung chƣơng 1 đã trính bày khái quát về những xu hƣớng đổi mới phƣơng pháp dạy học cùng với một số định hƣớng đổi mới phƣơng pháp dạy học Vật lý theo quan điểm lấy học sinh làm trung tâm - là cơ sở lì luận để đổi mới phƣơng pháp dạy học. Đây là những yêu cầu cấp bách trong dạy học hiện nay để có thể đáp ứng đƣợc nhu cầu đào tạo con ngƣời trong thời kỳ mới.

CNTT&TT có vai trò đặc biệt trong dạy học nói chung và trong dạy học Vật lý nói riêng.Việc ứng dụng CNTT trong dạy học giúp chúng ta đổi mới đƣợc nội dung và hính thức tổ chức dạy học, khắc phục những nhƣợc điểm của PPDH cũ. Và việc vận dụng nó vào trong dạy học sao cho phù hợp lại là một vấn đề hết sức quan trọng đối với ngƣời giáo viên, chình ví vậy việc kết hợp hiệu quả giữa phƣơng pháp dạy học tìch cực với ứng dụng CNTT&T trong giảng dạy là yếu tố hết sừc quan trọng.

Trong phạm vi đề tài chúng tôi chỉ đi sâu nghiên cứu và ứng dụng CNTT&TT trong dạy học vật lý mà trọng tâm là: “Sử dụng một số mô hình dao động và sóng điện từ được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Matlab để giảng dạy chương dao động và sóng điện từ Vật lý lớp 12 ban nâng cao”.

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH MATLAB VÀ ỨNG DỤNG

2.1 Tổng quan về mô hình

2.1.1 Định nghĩa mô hình

Kiến thức và sự hiểu biết của các nhà khoa học về thế giới thƣờng đƣợc thể hiện trong các mô hính. Có rất nhiều định nghĩa về mô hính, theo định nghĩa của David W. Stockburger thí “Mô hính là sự biểu diễn của nội dung về thuộc tình bản chất của sự vật hiện tƣợng trong thế giới thực”[22]. Cũng theo ông, mô hính có hai dạng chình. Thứ nhất là mô hính vật lý, thì dụ nhƣ mô hính máy bay, bản thiết kế kiến trúc của toà nhà. Thứ hai là mô hính kì tự, thì dụ nhƣ chữ viết, chƣơng trính máy tình hay phƣơng trính toán học.

Trong Vâ ̣t lý ho ̣c, V.A. Stopho đã đi ̣nh nghĩa mô hình nhƣ sau: “Mô hính là một hệ thống đƣợc hính dung trong óc hay đƣợc thực hiện một cách vật chất, hệ thống đó phản ánh những thuộc tình bản chất của đối tƣợng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hính sẽ cung cấp cho ta những thông tin mới về đối tƣợng”[trìch dẫn].

Mô hính chỉ phản ánh một số thuộc tình bản chất của sự vật, hiện tƣợng đƣợc nghiên cứu. Điều này cho thấy là một sự vật, hiện tƣợng có thể đƣợc phản ánh bởi nhiều mô hính khác nhau, trong đó mỗi mô hính thể hiện một vài thuộc tình mà ta quan tâm và theo từng cách tiếp cận khác nhau của ngƣời xây dựng mô hính. Vậy mô hính không đồng nhất với sự vật, hiện tƣợng mà nó phản ánh.

2.1.2 Chức năng của mô hình trong Vật lý học

Thế giới vật chất rất phong phú và đa dạng nhƣng lại có tình thống nhất. Rất nhiều sự vật, hiện tƣợng đã đƣợc mô hính hóa trong trì tƣởng tƣợng của con ngƣời để từ đó

khám phá ra những mối quan hệ mới mà trƣớc đó chƣa ai biết đến. Các nhà khoa học với hƣớng tiếp cận khác nhau về những đối tƣợng khác nhau, nhƣng trong một hoàn cảnh cụ thể thí đối tƣợng Vật lý đƣợc phản ánh hoàn toàn giống nhau về bản chất. Phƣơng trính sóng có thể là sự mô tả của sự lan truyền sóng âm trong không khì, cũng có thể mô tả sự truyền sóng điện từ trong chân không... Điều đó thể hiện sự thống nhất của vật chất.

Trong Vật lý học, mô hính có những chức năng chình nhƣ sau:

 Mô tả sự vật hiện tƣợng

 Giải thìch các tình chất, hiện tƣợng có liên quan đến đối tƣợng

 Tiên đoán các tình chất và các hiện tƣợng mới

Mô hính trong Vật lý học có thể ứng dụng trong dạy học Vật lý. Mô hính Vật lý có tình trực quan, đơn giản, tƣơng tự vật gốc, phản ánh một vài thuộc tình cơ bản trong điều kiện lý tƣởng. Quá trính dạy học không giống quá trính nghiên cứu khoa học về nhiều mặt. Nghiên cứu khoa học nhằm mục đìch tím ra cái mới chƣa từng có. Dạy học nhằm đƣa kiến thức sẵn có của nhân loại đến với ngƣời học, trong đó ngƣời học chƣa từng biết đến kiến thức ấy. Dựa trên những nội dung hay định luật có sẵn, ngƣời tổ chức giờ học đƣa ngƣời học đến với kiến thức bằng cách thức riêng. Nếu sử dụng mô hính Vật lý, ngƣời tổ chức giờ học có thể làm ngƣời học nhận thức một cách trực quan và tìch cực hơn dựa trên quá trính tƣơng tác để nhận biết mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tƣợng hay quy luật vận động của sự vật, hiện tƣợng đó.

2.1.3 Các loại mô hình Vật lý

Mô hính Vật lý thông thƣờng đƣợc chia làm hai loại có chức năng khác nhau: mô hính vật chất và mô hính lý thuyết.

Mô hính vật chất thể hiện những đặc trƣng của vật chất về mặt kiến trúc không gian, hính học, động lực học... và đƣợc sử dụng ở giai đoạn đầu của nhận thức (khi cần hính thành kiến thức kinh nghiệm hoặc những biểu tƣợng ban đầu về sự vật).

Mô hính lý thuyết là những mô hính trừu tƣợng và đƣợc chia làm hai loại: mô hính kì hiệu và mô hính biểu tƣợng. Mô hính kì hiệu thƣờng thể hiện dƣới dạng công thức toán học hay đồ thị. Trong đó công thức toán học thay thế đối tƣợng nghiên cứu và đem lại thông tin cần thiết rất nhanh chóng. Đồ thị cũng là một dạng mô hính đƣợc sử dụng thƣờng xuyên trong Vật lý học. Các định luật Vật lý nhiều khi đƣợc xây dựng dựa vào đồ thị rồi mới suy ra công thức liên hệ giữa các đại lƣợng. Đồ thị không chỉ đem lại thông tin về quan hệ phụ thuộc giữa các đại lƣợng mà còn có khả năng đƣa ra thông tin tiên đoán về quy luật vận động của sự vật, hiện tƣợng. Thì dụ, khi quan sát đồ thị của dao động tắt dần học sinh dễ dàng quan sát đƣợc sự suy giảm của biên độ dao động theo thời gian.

Mô hính biểu tƣợng là loại mô hính trừu tƣợng nhất, không thể hiện trong không gian thực mà chỉ hính thành trong tƣ duy. Có nhiều đối tƣợng nghiên cứu cần đƣợc mô hính hóa dạng biểu tƣợng, thì dụ: mô hính trƣờng điện từ, photon, mô hính phân tử trong thuyết động học phân tử của chất khì, mô hính vật đen tuyệt đối...

2.1.4 Phương pháp mô hình trong nghiên cứu vật lý và các giai đoạn của của nó (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Trong phƣơng pháp mô hính, ngƣời ta xây dựng các mô hính mang những tình chất cơ bản của vật thể, hiện tƣợng, quá trính và mối quan hệ giữa chúng. Việc nghiên cứu trên mô hính sẽ thay thế cho việc nghiên cứu trên đối tƣợng thực, những kết quả nghiên cứu trên mô hính sẽ chuyển sang cho đối tƣợng gốc, giúp ta thu đƣợc những thông tin mới về đối tƣợng gốc, dự đoán đƣợc tình chất hiện tƣợng mới có thể có của đối tƣợng nghiên cứu.

Nhín chung, phƣơng pháp mô hính trong vật nghiên cứu Vật lý có các giai đoạn nhƣ sau:

Giai đoạn 1: Nghiên cứu những tình chất của đối tƣợng gốc

Bằng quan sát thƣ̣c nghiê ̣m, ngƣời ta xác đi ̣nh đƣợc mô ̣t tâ ̣p hợp nhƣ̃ng tính chất của đối tƣợng nghiên cứu . Giai đoa ̣n này còn đƣợc go ̣i là tập hợp những dữ kiện ban đầu làm cơ sở để xây dựng mô hính.

Giai đoạn 2: Xây dựng mô hính

Do kết quả của sự tƣơng tự, ngƣời ta xây dựng một mô hính sơ bộ , chƣa đầy đủ. Mô hính này mới chỉ có trong óc ngƣời nghiên cứu . Trong giai đoa ̣n này , trì tƣởng tƣơ ̣ng và trƣ̣c giác giƣ̃ mô ̣t vai trò hết sƣ́ c quan tro ̣ng. Nó giúp ngƣời nghiên cứu rút ra những thuộc tình căn bản , những mối quan hệ cần thiết để tạo ra hính mẫu trong tƣ duy. Dựa vào hính mẫu này nhà nghiên cƣ́u xây dƣ̣ng nhƣ̃ng mô hình thâ ̣t hoặc các mô hính kì hiệu . Trong trƣờng hợp mô hìn h lý tƣởng , ngƣời ta thƣờng đem đối chiếu mô hính trong tƣ duy với nhƣ̃ng vâ ̣t, nhƣ̃ng hiê ̣n tƣợng mà ngƣời ta quen biết.

Giai đoa ̣n 3: Thao tác trên mô hính, suy ra hệ quả lý thuyết

Sau khi xây dƣ̣ng mô hình , ngƣời ta áp dụng các phƣơng pháp lý thuyết hoặc thực nghiệm khác nhau tác động lên mô hính và thu đƣợc kết quả và các thông tin mới. Đối với mô hính vật chất ngƣời ta làm thì nghiệm thực trên mô hính, đối với mô hính lý tƣởng thí tiến hành các thao tác logic trong óc, tức là áp dụng những phép tình hay những phép suy luận logic trên các ký hiệu . Ngƣời ta coi viê ̣c này nhƣ làm mô ̣t thí nghiê ̣m đă ̣c biê ̣t go ̣i là thí nghiê ̣m lý tƣởng . Thì nghiệm lý tƣởng tuy không có thật nhƣng có vai trò rất lớn trong khoa ho ̣c. Theo Heisenbërg: Thì nghiệm đó đƣợc sáng tạo ra để giải thìch những vấn đề đặc biệt quan trọng , bất kể là thƣ̣c tế ta có thể thƣ̣c hiê ̣n đƣợc thí nghiê ̣m đó hay không . Dĩ nhiên, điều quan tro ̣ng là thí nghiê ̣m đó có thể thƣ̣c hiê ̣n đƣợc về nguyên tắc mă ̣c dù kỹ thuâ ̣t thƣ̣c nghiê ̣m của nó có thể rất phƣ́c ta ̣p . Trong phƣơng pháp mô hính lý tƣởng, ngƣời ta có thể dự đoán đƣợc sự vận động của mô hính trong những điều kiện xác định theo những quy luật riêng. Kết quả cần thu đƣợc đó là những hệ quả của quá trính tƣơng tác hoặc mức độ cụ thể trong từng phép thử với các điều kiện khác nhau. Vật lý hiện đại phát triển đã cho thấy rằng mô hính đem lại kết quả nhanh chóng hơn và tƣơng đối chình xác. Điều này giúp cho quá trính

tạo ra một phát minh hay sáng chế rút ngắn bớt thời gian, giảm chi phì và cũng đồng nghĩa với việc giảm bớt khó khăn trong lao động khoa học.

Thì nghiệm lý tƣởng thực chất là một thao tác logic , chƣ́ không phải là mô ̣t phƣơng pháp n ghiên cƣ́u khách quan , nhƣ̃ng kết quả trên mô hình phải đƣợc chuyển về đối tƣơ ̣ng nghiên cƣ́u (đối tƣợng gốc) xem có phù hợp hay không.

Giai đoa ̣n 4: Thực nghiệm kiểm tra

Thực tiễn là tiêu chuẩn để kiểm nghiệm những sản phẩm của tƣ duy. Bản thân mô hính là một sản phẩm của nhận thức nên cần phải kiểm tra sự đúng đắn của nó bằng cách đối chiếu kết quả thu đƣợc từ mô hính với những kết quả thu đƣợc từ đối tƣợng gốc. Nếu có sự sai lệch thí phải điều chỉnh mô hính , có những trƣờng hợp phải bỏ hẳn mô hình đó và thay bằng mô hình khác.

Vì dụ : Mô hính đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa li độ và thời gian trong dao động tắt dần cho thấy biên độ dao động giảm dần theo thời gian nhƣng không hoàn toàn tuân theo hàm mũ. Từ đó đặt ra câu hỏi rằng mô hính xây dựng đã phù hợp chƣa, hay lý thuyết đƣợc xây dựng cần đƣợc tiếp tục hoàn chỉnh?

Những mô hính đã đƣợc kiểm nghiệm trong thực tế là những mô hính phản ánh một số mặt của thực tế khách quan. Nó có thể bị thay đổi, hoàn chỉnh thêm hoặc bị bác bỏ khi ngƣời ta có thêm những thông tin chình xác hơn về đối tƣợng.

2.1.5 Phương pháp mô hình trong dạy học Vật lý

Vai trò của mô hính trong dạy học Vật lý

Trong nghiên cứu khoa học Vật lý, mô hính và phƣơng pháp mô hính có chức năng nhận thức, nó giúp ta phát hiện ra những đặc tình mới, hiện tƣợng mới, quy luật mới. Nếu xem xét quá trính học tập của học sinh dƣới góc độ một hoạt động nhận thức thí mô hính cũng có chức năng nhƣ trong nghiên cứu khoa học Vật lý.

Trong khi dạy học, học sinh nhiều khi không đủ khả năng xây dựng mô hính để thay thế vật gốc trong nghiên cứu nhƣng giáo viên có thể sử dụng mô hính để thay thế

với mục đìch sƣ phạm nhƣ một phƣơng tiện trực quan nhằm làm cho học sinh hiểu rõ một vấn đề nào đó.

Trong nghiên cứu khoa học Vật lý, mô hính vật chất có vai trò rất hạn chế ví nó mang đến rất ìt thông tin mới khi thao tác trên mô hính, tuy nhiên nó lại có tác dụng rất quan trọng trong dạy học, nó có thể giúp học sinh hiểu đƣợc những hiện tƣợng không quan sát trực tiếp đƣợc.

Các mô hính lý tƣởng tuy rất có tác dụng trong hoạt động nhận thức nhƣng nhiều khi đòi hỏi ở học sinh một trính độ tƣ duy trừu tƣợng cao, một cơ sở thực nghiệm phong phú và kinh nghiệm bản thân dồi dào mới có thể xây dựng đƣợc các mô hính. V.G.Razumôxki khi bàn về phƣơng pháp mô hính trong dạy học cũng nhận định rằng: “Ở giai đoạn xây dựng mô hính, ví việc tím ra những đối tƣợng trừu tƣợng thìch hợp có thể thay thế cho quá trính, hiện tƣợng nghiên cứu là rất khó, nên thông thƣờng thí học sinh không thể làm việc đó, tình tự lực của họ trong giai đoạn này bị hạn chế”. Các mức độ sử dụng phƣơng pháp mô hính trong dạy học Vật lý

Mức độ 1:

Giáo viên trính bày các sự kiện thực tế mà học sinh không thể giải thìch đƣợc bằng kiến thức cũ của họ, sau đó đƣa ra mô hính mà các nhà khoa học đã xây dựng và vận dụng mô hính để giải thìch các hiện tƣợng trên.

Học sinh có phần thụ động tiếp thu thông tin về các mô hính , chỉ cần họ biết phân biệt mô hình với thƣ̣c tế và làm quen với cách sƣ̉ du ̣ng mô hình để giải thích thƣ̣c tế.

Mức độ 2:

Học sinh sử dụng các mô hính mà giáo viên cung cấp để giải thìch một số hiện tƣợng đơn giản tƣơng tự với hiện tƣợng ban đầu đã biết.

Mức độ 3:

Học sinh sử dụng mô hính mà giáo viên đƣa ra để dự đoán hiện tƣợng mới. Mức độ 4:

Học sinh dƣới dự hƣớng dẫn của giáo viên tham gia vào cả 4 giai đoạn của phƣơng pháp mô hính, do đó nắm vững tình năng của mô hính và sử dụng đƣợc mô hính để giải quyết nhiệm vụ nhận thức.

Mức độ 5: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Học sinh tự lực xây dựng mô hính để giải quyết nhiệm vụ nhận thức của mính.

2.2 Tổng quan về Matlab

2.2.1. Quá trình hình thành và phát triển của Malab

Malab ban đầu đƣợc viết bởi ngôn ngữ Fortran, cho đến 1980 nó vẫn chỉ là một