10. Cấu trúc của luận văn
3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Để đạt được những nhiệm vụ trên chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm ở 2 iớp có trình độ nhận thức tương đương.
Lớp 1: dạy theo tiến trình cũ, truyền thống, không có sự hỗ trợ của phần mềm toán học Mathematica.
Lớp 2: dạy theo tiến trình đã soạn có sử dụng phần mềm toán học M athematica để giảng dạy giải BTVL.
Sau đó phân tích, đánh giá tính khả thi của hệ thống bài tập đã soạn thảo, chỉ ra những điều còn chưa phù hợp của hệ thống bài tập đã soạn, sửa đổi, bổ sung những điều cần thiết nhằm làm tiền đề cho sự hướng dẫn của giáo viên trong các giờ sau sát với tình hình thực tế hơn.
Cuối đợt thực nghiệm sư phạm, cho học sinh 2 lớp làm một bài kiểm tra để sơ bộ đánh giá hiệu quả của hệ thống bài tập đã soạn thảo đối với việc nâng cao chất lượng dạy học.
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 quả của hệ thống bài tập sử dụng phần m ềm toán học Mthematica để giải.
Đây là một phương pháp học tập mới, học sinh lần đầu tiếp cận. Ban đầu học sinh còn rất bỡ ngỡ, tuy nhiên sau đó học sinh rất hứng thú và tích cực giải bài tập với cách học mới này.
3.5.2. Đảnh giá kết quả thực nghiệm
Cuối đợt thực nghiệm, vào tiết bài tập thứ 3 chúng tôi có soạn thảo một bài kiểm tra 20 phút để đánh giá mức độ sử dụng phần mềm và mức độ nắm vững kiến thức của học sinh.
Bài kiểm tra này chúng tôi cho học sinh ở cả hai lớp (lớp thực nghiệm và lớp đối chứng). Lớp thực nghiệm, học sinh giải trên máy tính, sau đó học sinh sẽ lưu ra file và truyền về máy chủ của giáo viên. Lớp đối chứng, học sinh làm ra giấy, sau đó giáo viên sẽ thu bài về chấm. Thang điểm được chúng tôi cho chi tiết từng câu hỏi, nếu chấm trên máy tính thì câu lệnh viết đúng tương đương với điểm của câu hỏi đó nếu học sinh làm trên giấy.
a /N ộ i dung bài kiểm tra :
M ột con lắc lò xo gồm một lò gồm một lò xo nhẹ có độ cứng k và một vật nhỏ có khối lượng m = 100g , được treo thẳng đứng vào một giá cố định. Tại vị trí cân bằng của vật, lò xo giãn 2,5 cm. Kéo vật dọc theo trục lò xo xuống dưới vị trí cân bằng một đoạn 2cm rồi truyền cho vật vận tốc 69,3 cm/s theo chiều dương . Chọn trục tọa độ có phương thẳng đứng, gốc tại vị trí cân bằng, chiều dương hướng lên trên ; gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động. Cho g = 10 m/s2
1/ Lập phương trình dao động của vật ? Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian ? 2/ Tính vận tốc và gia tốc của vật tại thời điểm t = ls.
3/ Tính thế năng của vật tại thời điểm t = ls.
*/ Bài cùa lớp đối chứng Đ áp ản T h an g điểm , m .g 0,1.10 „nxr/ k = —2. = = 40 N/m A/0 0,025 l,0đ ® -■ Ẽ - w = 20 (rad/s) l,0đ Tại t = 0 => x0 = A.coscp = - 2cm Và v0 = - A. co.sinq) = 69,3 cm/s l,0đ => (p = — (rad) và 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) = - 4. 20 .cos(20.1 + — ) = 64,8 m/s l,0đ a = x ” = - A. G)2.sin((Dt + (p) = - 4. 202.sin(20.1 + — ) = - 9,39 m/s2 x ( l) = 4. cos(20.1 + — ) = 0,0235 m wt = 0,5.k.x2 = 0,5. 40. 0,02352 = 0,011 (J) l,0đ 0,5đ l,0 đ Tồng điểm lOđ
Đáp án Clear["G lobal'*"] sl={m—► 0.1,xO—* - 0.02,vO—»0.693,delta—► 0.025,g—> 10}; k=(m g/delta)/.sl eq=m x"[t= = -k x[t]; sol=DSolve[{eq,x[0]= = x0,x'[0]= = vO}/.sl,x[t],t]; x [tJ = s o l[[l,l,2 ]];
Print["Phuong trinh dao dong cua vat X = ",x[t]/.sl, "m"] Plot[x[t], {t,0,2}, AxesLabel—► {"t","x[t]" } ,PlotSty le—♦
{Hue[0.6],Thickness[0.005]}] v [ t j = x ’[t];
Print["Van toc cua vat tai thoi diem t = 1 s la : ",v[l],"m/s"] a [tj= x "[t];
Print["Gia toc cua vat tai thoi diem t = 1 s la : ",a[l],"m/s2"] Wt[t_J=0.5 k x[t]A2;
Print["The nang cua vat tai thoi diem t = ls là : ",W t[l],"J"]
Tổng điểm Thang điểm 0,5đ l,0đ l,0đ l,0đ 0,5đ 0,5đ 2,0đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ l,0đ 0,5đ 002 0 0 4 V a a t o c c u a v a t t a i t h o i d i e m t = 1 s l a G i a t o c c u a v a t t a i t h o i d i e m t = 1 s l a T h e n a n g c u a v a t t a i t h o i d i e m t = l s l à : 0 . 6 4 7 9 7 9 m / s - 9 . 3 8 8 7 6 m / s 2 0 . 0 1 1 0 1 8 6 J ỈOđ Kêt quả trên máy :
Phuong t r i n h d a o d ong c u a v a t
X = - 0 . 0 2 C o s [ 2 0 . t ] + 0 . 03465 S i n [ 2 0 . t ] m
0 .0 4
3.5.3. S ử ỉỷ kết quả bằng thống kê toán học
ay Để so sánh , đánh giá học sinh thông qua so sánh điểm kiểm tra, chúng tôi sử dụng các đại lượng sau : X ; s 2 ; s ; V * Trong đó :
• X : Trung bỉnh cộng điểm số, đặc trưng cho sự tập trung của các điểm số T? _ 1 V /• K (x i • điểm số ; f ị: tần số xuất hiện ; N : số học sinh )
N h fi '
• Phương sai s và độ lệch chuần s 2 là các tham số đo mức độ phân tán của các số liệu quanh giá trị trung bình cộng ; s càng nhỏ chứng tỏ số liệu càng ít phân tán.
s 2“ - s r - ĩ Ì / . ( * , - ? J ’ ; s = V s ĩ
Ẩy — 1 i_i
• V : hệ số biến thiên mức độ phân tán : V = -£ .1 0 0 % b/ Bảng thống kê kết quả điểm :
Lớp S ĩ s ố 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ĐTB
12TN1 49 0 0 0 4 7 9 6 14 5 2 2 6,09
12TN2 46 0 0 0 1 1 5 6 12 10 7 4 7,28
c/ Xử lý kết quả :
L ớp thự c nghiệm L ớp đối chứng
Xi fiN (X r* ) (X i-* )2 Xi íc (X.-X) (Xi- x f m - x ý
3 1 -4,28 18,32 18,32 3 4 -3 ,0 9 9,55 38,2 4 1 -3,28 10,76 10,76 4 7 -2 ,0 9 4,37 30,59 5 5 -2,28 5,20 2 6 5 9 - 1,09 1,19 10,71 6 6 -1,28 1,64 9,84 6 6 -0 ,0 9 0 ,0 0 8 1 0,049 7 12 -0,28 0,078 0,936 7 14 0,91 0 ,8 3 1 1 ,6 2 8 10 0 ,7 2 0 , 5 2 5 ,2 8 5 1 ,9 1 3,65 1 8 , 2 5 9 7 1 ,7 2 2 , 9 6 20,72 9 2 2,91 8,47 16,94 10 4 2,72 7,40 29,6 10 2 3,91 1 5 , 2 9 30,58 s 46 121,376 49 156,94
" \^ T h a m số Đối tư ự n g ^ . 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% d/ Bảng tần số và tần số tích lũy Điểm Xi L ớp đối chứng L ớp thực nghiệm nr% Ầ Á T ân sô fiC nr> A Ẩ . T an suât W c(i)% np Ầ Ẩ A T ân su â t lũy tích W c np X Ấ T ân sô f|N np X Ẩ . T ân suât W N(i)% T ần suất lũy tích W N 3 4 8,2 8,2 1 2,2 2,2 4 7 14,3 22,5 1 2,2 4,4 5 9 18,3 40,8 5 10,9 15,3 6 6 12,3 53,1 6 13 28,3 7 14 28,6 81,7 12 26,1 54,4 8 5 10,1 91,8 10 21,7 76,1 9 2 4,1 95,9 7 15,2 91,3 10 2 4,1 100 4 8,7 100 z 49 100 46 100
Đ ồ thị đ ư ờ 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 quả
+/ Điểm trung bình lớp thực nghiêm cao hơn.
+/ Hệ số biến thiên của lớp thực nghiêm 22,5% < 29,7% của lớp đối chứng nghĩa là độ phân tán về điểm số quanh điểm trung bình của lớp thực nghiệm nhỏ hơn của lớp đối chứng.
+/ Đổ thị đường phân bố tần suất và tần suất lũy tích của lớp thực nghiệm nằm ở bên phải và phía dưới của đường tần suất và tần suất lũy tích của lớp đối chứng, chứng tỏ bước đầu đưa phần mềm toán học Mathematica vào giảng dạy giải bài tập vật lý có hiộu quả, học sinh học tập rất tích cực, tạo được hứng thú cho học sinh.
Kết luận chương 3
Qua việc tổ chức, theo dõi diễn biến các giờ học thực nghiêm, kết hợp với trao đổi với giáo viên và học sinh, đặc biệt là viộc xử lý bài kiểm tra , chúng tôi có những 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 đã tạo ra được môi trường giao tiếp giữa thầy - trò và trò - trò, tạo nên mối quan hệ hợp tác giữa các cá nhân. Giờ học có sự phân hóa kết hợp với hợp tác. Học sinh thích thú, tự giác học, những học sinh
khá - giỏi có thể giải nhiều cách cho một bài toán bằng phần mềm trên mà không tốn mất nhiều thời gian của các em.
+/ Quá trình phân tích thực nghiệm cho thấy: Sử dụng hệ thống bài tập giải bằng phần mềm toán học Mathematica do chúng tôi soạn đã kích thích sự suy nghĩ và tính tích cực hoạt động giải quyết vấn đề của học sinh trong quá trình học tập, bước đầu đem lại hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng dạy học.
+/ Tuy nhiên, chúng tôi thấy còn một số hạn chế sau :
- Đối tượng thực nghiệm còn ít cần phải được mở rộng thêm.
- Việc tiến hành giảng dạy với sự hỗ trợ của phần mềm đòi hỏi nhà trường phổ thông phải có cơ sở vật chất đáp ứng được yêu cầu dạy học như phòng học đa năng.
K Ế T LUẬN
Sau một thời gian làm việc tích cực, nghiêm túc với sự nỗ lực cao của bản thân, tồi đã hoàn thành đề tài, đáp ứng được mục đích nghiên cứu của đề tài đặt ra : soạn thảo một hệ thống bài tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica để giải, thuộc chương “Dao động cơ” - lớp 12 THPT . Sau đó thực nghiệm sư phạm với hệ thống bài tập đã soạn . Với các kết quả thực nghiêm ban đầu đã đạt được cho thấy giáo viên hoàn toàn có thể sử dụng phần mềm toán học này trong dạy học vật lý, góp phần đổi mới phương pháp dạy học, nhằm nâng cao chất lượng dạy học.
Các kết quả nghiên cứu có thể được coi là một tài liệu tham khảo về phương pháp dạy học cho các giáo viên dạy vật lí ở trường THPT.
Tuy nhiên do thời gian có hạn và những hạn ch ế của bản thân nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót. Tôi mong muốn nhận được sự đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn của tôi được hoàn chỉnh hơn.
TÀ I LIỆU TH A M KH ẢO
1- Tôn Tích Ái : Phương pháp số, NXB ĐHQG Hà Nội 2001 .
2- Tôn Tích Á i : Phần mềm toán cho kỹ sư, NXB ĐHQG Hà N ội 2005. 3- Hồ Ngọc Đ ạ i : Tâm lý học dạy học, N XBG D, Hà Nôi 1993.
4- Nguyễn Văn Đồng (chủ biên). Phương pháp giảng dạy Vật lý ở trường phổ thông, tập 1 và tập 2, N X BG D , Hà N ội 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 đi tìm phương pháp dạy học hiệu quả, NXBGD, Hà Nội 1998.
7- N gô 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 trong bộ môn Vật lý ở nhà trường phổ thông , Viện KHGD, tư liệu Vật lí số 2/1997.
9- Nguyễn Đ ức Thâm, Nguyễn Ngọc H ưng, Phạm Xuân Quế. Phương pháp dạy học Vật lý ở trường phổ thông. NXBGD , Hà N ội 1999.
10- Phạm Hữu Tòng. Phương pháp dạy giải bài tập vật lý, NXBGD, Hà Nội 1994.
11- Phạm Hữu Tòng. Hình thành kiến thức, kỳ năng, phát triển trí tuệ và năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lý, NXBGD, Hà Nội 1999.
12- Phạm Hữu Tòng. Lý luận dạy học Vật lý ở trường trung học, NXBGD,
2001
13. Thái Duy Tuyên. Những vấn đề cơ bản giáo dục học hiện đại, NXBGD, Hà N ội 1991.
14- Đào Văn Phúc, Dương Trọng Bái, Nguyễn Thưựng Chung, VÜ Quang.
Vật lý 12, NXBGD, 2001.
15- D ương T rọng Bái, Đào Văn Phủc, Vũ Quang. Bài tập Vật lý 12, N X B G D , 2001.
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 T úy, Phạm Quý Tư. Vật lý 12 nâng cao, N X B G D , 2008.
17- Lương Duyên Bình(Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên), Nguyễn Thượng Chung, Tô Giang, Trần Chí Minh, Ngô Quốc Quýnh. 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 B G D , 2008.
19- Vũ Quang (Chủ biên), Lương Duyên Bình, Tô Giang, Ngô Quốc
Quýnh. Bài tập Vật lý 12, NXBGD, 2008.
20- PG S.TS Đỗ Hương T rà . Bài giảng chuyên đề phương pháp dạy học Vật lý, Hà N ội 2008.
21- TS. Đinh T hị Kim Thoa. Bài giảng phương pháp và công nghệ dạy học hiện đại
22- M uravier.A.V. Dạy thế nào cho học sinh tự lực nắm vững kiến thức Vật lí (bản dịch), N X BG D , Hà N ội 1978.
23- Piaget.J.V . Tâm lý học và giáo dục học, N X BG D , Hà N ội 1980.
24- V .G .R am ôxki. Phát ừiển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí (bản dịch), NXBGD, 1975
PHIẾU TRA O ĐÒI Ý KIẾN VỚI GIÁO VIÊN
K h i giảng dạy giải BTVL chương “Dao động cơ” - Lớp 12 THPT
Htọ và tên giáo viên : ... Đ ơn vị công tác : ... Đ ể giúp cho việc nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học giải BTVL chương “Dao đ ộ n g c ơ ” - lớp 12 THPT có hiệu quả, xin đồng chí vui lòng trao đổi với chúng tôi một số vẩn (đề s a u :
I. Klhi giản g day kiến thức ch ư ơ n g “Dao đông cơ”- iớp 12 T H PT cỏ :
1/ Tl huậm lợ i: ...
2. Kihỏ khăn :
3. Ý kiến khác :
III. Những sai lầm phổ biển của HS khỉ giải BTVL chưong” Dao đông cơ” - lứp 12 THPT
IV.Khi giảng day phần này đồng cbí có soan bài tập vửỉ sư hỗ trữ của p h ần mềm nào k h ô n g :
1. Lý do :
2. Lí do khác :
V. K inh nghiêm của đồng chí sau khỉ giảng dav giải BTVL chưưng”Dao đỏng cơ” - lớp 12 THPT.