Sử dụng phần mềm toán học Mathematica hỗ trợ giảng dạy chương “Động lực học vật rắn” vật lí 12 nâng cao

11 303 0
Sử dụng phần mềm toán học Mathematica hỗ trợ giảng dạy chương “Động lực học vật rắn” vật lí 12 nâng cao

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NHỮ THỊ NGA SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA HỖ TRỢ GIẢNG DẠY CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN” VẬT LÍ 12 NÂNG CAO LUẬN VĂN THẠC SỸ SƢ PHẠM VẬT LÍ Chuyên ngành: Lí luận phƣơng pháp dạy học môn Vật lí Mã số: 60 14 01 11 HÀ NỘI - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NHỮ THỊ NGA SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA HỖ TRỢ GIẢNG DẠY CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN” VẬT LÍ 12 NÂNG CAO LUẬN VĂN THẠC SỸ SƢ PHẠM VẬT LÍ Chuyên ngành: Lí luận phƣơng pháp dạy học môn Vật lí Mã số: 60 14 01 11 Cán hƣớng dẫn: GS.TS Tôn Tích Ái HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Luận văn kết trình học tập nghiên cứu Đại học Giáo dục – ĐHQG Hà Nội Với tình cảm chân thành, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy, cô trƣờng Đại học Giáo dục - ĐHQG Hà Nội quan tâm, giúp đỡ trình học tập thực đề tài Đặc biệt xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Tôn Tích Ái tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ trình hoàn thành luận văn Nhân dịp xin gửi lời cảm ơn đến Sở Giáo dục Đào tạo Hà Nội, cảm ơn Ban giám hiệu, tổ Lí trƣờng Trung học phổ thông Lý Tử Tấn - Hà Nội, cảm ơn bạn học viên lớp Cao học Lí luận phƣơng pháp dạy học Vật lí khóa 8, em học sinh, ngƣời thân gia đình tạo điều kiện thuận lợi, động viên thực đề tài Cuối cùng, dù tâm huyết cố gắng song luận văn chắn nhiều thiếu sót Kính mong đƣợc dẫn nhà khoa học bạn đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2015 Học viên Nhữ Thị Nga i MỤC LỤC Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục hình iv Danh mục bảng vi MỞ ĐẦU CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Những vấn đề lí luận dạy học đại 1.1.1 Quan điểm dạy học đại 1.1.2 Phƣơng pháp dạy học tích cực 1.1.3 Xu hƣớng đổi phƣơng pháp dạy học vật lí 1.2 Lí luận tập vật lí 1.2.1 Khái niệm tập vật lí 1.2.2 Tác dụng tập vật lí dạy học vật lí 1.2.3 Sử dụng tập vật lí dạy học vật lí 1.3 Ứng dụng công nghệ thông tin dạy học vật lí 1.3.1 Vai trò công nghệ thông tin dạy học vật lí 1.3.2 Các kỹ cần phải có 1.4 Giới thiệu phần mềm toán học Mathematica 1.4.1 Các tính phần mềm Mathematica 1.4.2 Các lệnh Mathematica tính toán số 1.4.3 Đồ họa Mathematica KẾT LUẬN CHƢƠNG CHƢƠNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA HỖ TRỢ GIẢNG DẠY CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN VẬT LÍ 12 NÂNG CAO 2.1 Phân tích nội dung Chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12 nâng cao 2.1.1 Vị trí, vai trò cấu trúc chƣơng 2.1.2 Cơ sở lí thuyết động lực học vật rắn 37 ii 2.1.3 Mục tiêu cần đạt đƣợc dạy học chƣơng 2.2 Phân loại tập Chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12 nâng cao 2.3 Sử dụng phần mềm toán học Mathematica hỗ trợ giảng dạy Chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12 nâng cao 2.3.1 Thực trạng giảng dạy Chƣơng Động lực học vật rắn trƣờng Trung học phổ thông Lý Tử Tấn 2.3.2 Xây dựng hệ thống tập Chƣơng Động lực học vật rắn 2.3.3 Lựa chọn số tập Chƣơng Động lực học vật rắn có sử dụng phần mềm toán học Mathematica 2.3.4 Giáo viên sử dụng phần mềm Mathematica để hƣớng dẫn học sinh giải tập Chƣơng Động lực học vật rắn KẾT LUẬN CHƢƠNG 81 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 3.2 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm 3.3 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 3.4 Thời điểm thực nghiệm sƣ phạm 3.5 Phân tích kết thực nghiệm sƣ phạm 3.5.1 Tiêu chí để đánh giá 3.5.2 Diễn biến thực nghiệm sƣ phạm 3.5.3 Sơ đánh giá hiệu tiến trình dạy học soạn thảo 3.5.4 Kiểm tra, đánh giá chất lƣợng kiến thức học sinh KẾT LUẬN CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 97 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ phân loại tập vật lí Hình 1.2 Đồ thị Cos(xy) dƣới dạng 3D Hình 1.3 Đồ thị hàm f(x) = 5x3+6x2+2x-1 Hình 1.4 Đồ thị hàm số f(x) = 2x3 + 4x2 + 3x -1, g(x) = 5x2 + 3x -1, h(x) = 2x – đoạn [-5,2] Hình 1.5 Đồ thị hai chiều hàm x = sin2t ; y = cos3t đoạn [-2, 2] Hình 1.6 Đồ thị hàm f(x,y) = x2 + 4x + y2 – 3y + đoạn [0,4], [-1,2] Hình 1.7 Đồ thị theo tham số x= cos3t, y = sin3t, z = t EMBED Equation.3 khoảng biến thiên t [0,7] Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc Chƣơng Động lực học vật rắn Hình 2.2 Vật rắn quay quanh trục cố định Az, P0 mặt phẳng cố định, P mặt phẳng động gắn với vật quay với vật Hình 2.3 Khi vật rắn quay quanh trục cố định, điểm vật có tốc độ góc Điểm xa trục quay có tốc độ dài lớn Hình 2.4 Sơ đồ dạng tập theo chủ đề hệ thống tập 42 Hình 2.5 Hình cho 12 47 Hình 2.6 Hình cho 13 48 Hình 2.7 Hình cho 14 48 Hình 2.8 Hình cho 15 49 Hình 2.9 Hình cho 16 49 Hình 2.10 Hình cho 18 50 Hình 2.12 Hình cho 20 51 Hình 2.13 Hình cho 23 52 Hình 2.14 Hình cho 24 52 iv Hình 2.15 Hình cho 25 53 Hình 2.16 Hình cho 29 54 Hình 2.17 Hình cho 31 55 Hình 2.18 Hình cho lời giải 12 57 Hình 2.19 Hình cho lời giải 13 58 Hình 2.20 Hình cho lời giải 14 60 Hình 2.21 Hình mô cho 14 Hình 2.22 Hình cho lời giải 15 63 Hình 2.23 Hình mô cho 15 Hình 2.24 Hình cho lời giải 18 71 Hình 2.25 Hình cho lời giải 22 74 Hình 2.26 Hình mô cho 22 Hình 2.27 Hình cho lời giải 33 78 Hình 3.1 Đồ thị đƣờng phân bổ tần suất W% Hình 3.2 Đồ thị đƣờng phân bố tần suất tích lũy EMBED Equation.3  i %9 v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 : Kết kiểm tra 30 phút Bảng 3.2: Các thông số đặc trƣng đƣợc xử lí sau tiến hành thực nghiệm sƣ phạm nhóm thực nghiệm nhóm đối chứng Bảng 3.3: Giá trị tham số trung bình cộng ( X ), phƣơng sai (S2), độ lệch chuẩn (s), hệ số biến thiên (V) Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất (Wi) Bảng 3.5: Bảng phân phối tần số tích lũy ( EMBED Equation.3  i ) vi MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Đổi phƣơng pháp dạy học, ứng dụng công nghệ dạy học đại theo hƣớng chủ động, tích cực hóa hoạt động học sinh hƣớng đƣợc xác định rõ, nhằm nâng cao chất lƣợng dạy học Điều đƣợc xác định Nghị Trung ƣơng Khóa VII (1 -1993), Nghị Trung ƣơng Khóa VIII (12 - 1996), đƣợc thể chế Khoản 2, Điều 24, Luật Giáo dục (2005): “Phƣơng pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động học sinh; phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học; bồi dƣỡng phƣơng pháp tự học, rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” Dạy giải tập vật lí phổ thông học phần bắt buộc chƣơng trình đào tạo sinh viên trƣờng sƣ phạm Hiện nay, sách tham khảo cho giáo viên học sinh phổ thông tập vật lí nhiều, nhƣng sách hƣớng dẫn giáo viên dạy cho học sinh kĩ phân tích tƣợng vật lí để giải tập vật lí chƣơng trình vật lí phổ thông thiếu Mà viê ̣c rèn luyê ̣n cho ho ̣c sinh biế t cách giải bài tâ ̣p mô ̣t cách khoa ho ̣c, đảm bảo đế n kế t quả mô ̣t cách chiń h xác là mô ̣t viê ̣c rấ t cầ n thiế t Nó giúp học sinh nắm vững kiến thức mà rèn luyện kỹ suy luâ ̣n logic, làm việc cách khoa học, có kế hoạch Với cƣơng vi ̣ giáo viên dạy môn vật lí trƣờng Trung học phổ thông rấ t quan tâm đế n vấ n đề Để nghiên cứu, khảo sát trình vật lí, xử lí toán vật lí đòi hỏi phải tính toán phép toán phức tạp, tốn nhiều thời gian công sức Vì vậy, việc đƣa máy tính vào để nghiên cứu trình tính toán vật lí sử dụng công cụ tính toán giúp cho việc xử lí toán vật lí đƣợc nhanh chóng thuận lợi Để làm điều này, ngôn ngữ lập trình giải tích Mathematica lên với ƣu điểm vƣợt trội giao diện thân thiện, khả đồ thị siêu việt khả xử lí số liệu nhanh trở thành công cụ đắc lực cho nhà khoa học, kỹ sƣ, chuyên gia sinh học, giáo viên, nhà tài chính,… Đó lí để giúp chọn tên đề tài “Sử dụng phần mềm toán học Mathematica hỗ trợ giảng dạy chương “Động lực học vật rắn” Vật lí 12 nâng cao” Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu sử dụng phần mềm Mathematica hỗ trợ giải số tập thuộc Chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12 nâng cao nhằm góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu quan điểm đại dạy học, nghiên cứu sở lí luận giải tập vật lí, nghiên cứu phần mềm toán học Mathematica - Nghiên cứu nội dung chƣơng trình kiến thức Chƣơng Động lực học vật rắn tài liệu liên quan nhằm xác định đƣợc mức độ nội dung kỹ mà học sinh cần nắm vững - Tìm hiểu thực tế giảng dạy kiến thức Chƣơng Động lực học vật rắn trƣờng Trung học phổ thông nói chung trƣờng Trung học phổ thông Lý Tử Tấn – Hà Nội nói riêng - Đƣa số tập Chƣơng Động lực học vật rắn có hỗ trợ phần mềm toán học Mathematica Khách thể đối tƣợng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu lí thuyết tập Chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12 nâng cao - Đối tƣợng nghiên cứu ngôn ngữ lập trình Mathematica Giả thuyết khoa học Nếu học sinh có kiến thức tin học kiến thức vật lí Động lực học vật rắn sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao, giáo viên dạy tập vật lí TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tôn Tích Ái Phương pháp số, Nhà xuất ĐHQG Hà Nội, 2001 [2] Tôn Tích Ái Phần mềm toán cho kỹ sư, Nhà xuất ĐHQG Hà Nội, 2005 [3] Tôn Tích Ái Sử dụng phần mềm Mathematica vật lý phổ thông, Nhà xuất ĐHQG Hà Nội, 2001 [4] Vũ Cao Đàm, Giáo trình phương pháp nghiên cứu khoa học, NXB Giáo Dục [5] Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Vũ Thanh Khiết (chủ biên), Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hƣng, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Tuý, Phạm Quý Tƣ Vật lý 12 nâng cao, Nhà xuất giáo dục, 2008 [6] Phạm Xuân Quế Sử dụng máy tính hỗ trợ việc xây dựng mô hình dạy học vật lý, Tạp chí Nghiên cứu Giáo dục, số 4/2000 [7].Nguyễn Đức Thâm (Chủ biên), Nguyễn Ngọc Hƣng – Phạm Xuân Quế, Phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thông, Nhà xuất Đại học Sƣ phạm,2003 [8] Đỗ Hƣơng Trà (Chủ biên), Phạm Gia Phách Dạy học tập vật lý trường phổ thông Nhà xuất Đại học sƣ phạm, 2009 [9] L.I Rêznicôp, A.V Piôrƣskin, P.A Znamenxky, Những sở phương pháp giảng dạy vật lý, Nhà xuất giáo dục, 1972

Ngày đăng: 29/08/2016, 10:22

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan