Đang tải... (xem toàn văn)
DSpace at VNU: Xây dựng và hướng dẫn giải bài tập chương Các định luật bảo toàn-Vật lí 10 với sự hỗ trợ của phần mềm Mat...
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ HOÀNG MƠ XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG “ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ”- VẬT LÍ 10 VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM MATHEMATICA LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ HOÀNG MƠ XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG “ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN” - VẬT LÍ 10 VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM MATHEMATICA LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÝ) Mã số: 60 14 01 11 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Tôn Tích Ái HÀ NỘI – 2014 MỤC LỤC Lời cảm ơn ……… ……………….………………………………………… i Danh mục viết tắt…… ………….…………………………………………… ii Mục lục…………… ……… ……………………………………………… iii Danh mục bảng…… …………………………………………………… vi Danh mục hình … ………………………………………………… .vii MỞ ĐẦU Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Quan điểm đại dạy học 1.1.1 Bản chất trình dạy học 1.1.2 Các nhiệm vụ trình dạy học 1.1.3 Phương pháp dạy học 1.2 Cơ sở lí luận dạy giải tập vật lý phổ thông 1.2.1 Khái niệm tập vật lý 1.2.2 Tác dụng tập vật lý dạy học vật lý 1.2.3 Phân loại tập vật lí 1.2.4 Lựa chọn tập vật lí 12 1.2.5 Hướng dẫn hoạt động giải tập vật lí 13 1.2.6 Những yêu cầu chung dạy học tập vật lí 16 1.3 Vai trò, ý nghĩa Công nghệ thông tin dạy học 17 1.3.1 Dạy học theo quan điểm CNTT 17 1.3.2 CNTT với vai trò PTDH, TBDH 18 1.4 Vài nét Mathematica 18 1.4.1 Mathematica hệ thống thực phép tính 18 1.4.2 Vẽ đồ thị 19 1.4.3 Mathematica ngôn ngữ lập trình 20 1.4.4 Mathematica hệ thống biểu diễn kiến thức toán học 21 1.4.5 Mathematica mơi trường tính tốn 21 1.4.6 Các lệnh Mathematica 22 1.4.7 Các lệnh Mathematica tính tốn số 22 1.4.8 Đồ họa Mathematica 25 Kết luận chương 33 Chương 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC VỚI HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ SỬ DỤNG PHẦN MỀM MATHEMATICA VÀO CHƯƠNG “ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN” SGK VẬT LÍ 10 THPT 34 2.1 Phân tích nội dung khoa học kiến thức chương “ Các định luật bảo toàn” lớp 10 THPT 34 2.1.1 Động lượng 34 2.1.2 Công công suất 36 2.1.3 Động 37 2.1.4 Trường lực 39 2.1.5 Thế 40 2.1.6 Định luật bảo toàn trường lực 40 2.2 Cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo tồn” chương trình vật lý 10 41 2.2.1 Vị trí chương “Các định luật bảo tồn chương trình vật lý phổ thông 41 2.2.2 Cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo tồn” chương trình vật lý 10 42 2.2.3 Nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” vật lý 10 44 2.3 Mục tiêu dạy học chương “ Các định luật bảo toàn” 48 2.3.1 Mục tiêu kiến thức trình độ nhận thức 48 2.3.2 Kỹ học sinh học chương “Các định luật bảo toàn” 52 2.4 Phân loại tập vật lý chương “Các định luật bảo toàn” 53 2.5 Xây dựng hệ thống tập chương “ Các định luật bảo toàn” 54 2.5.1 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập 54 2.5.2 Hệ thống tập chương “Các định luật bảo toàn” vật lý 10 55 2.6 Dự kiến sử dụng hệ thống tập soạn thảo dạy học chương “Các định luật bảo toàn” vật lý 10 62 2.7 Lựa chọn số tập chương “Các định luật bảo tồn” có sử dụng phần mềm Mathematica 62 2.8 Giáo viên sử dụng phần mềm Mathematica để hướng dẫn học sinh giải tập chương “ Các định luật bảo toàn” 63 2.8.1 Phương pháp chung 63 2.8.2 Hướng dẫn học sinh 63 Kết luận chương 82 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 83 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 83 3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 83 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 83 3.4 Thời điểm thực nghiệm sư phạm 84 3.5 Phân tích kết thực nghiệm sư phạm 84 3.5.1 Tiêu chí để đánh giá 84 3.5.2 Diễn biến thực nghiệm sư phạm 84 3.5.3 Sơ đánh giá hiệu tiến trình dạy học soạn thảo 85 3.5.4 Kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức học sinh 86 Kết luận chương 91 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 PHỤ LỤC 96 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Chúng ta sống kỷ XXI, kỷ trí tuệ sáng tạo, bùng nổ thơng tin, kinh tế tri thức Tình hình phát triẻn kinh tế, xã hội đất nước, đòi hỏi ngành giáo dục đào tạo phải có đổi bản, mạnh mẽ, vươn tới ngang tầm với phát triển chung khu vực giới Sự nghiệp giáo dục đào tạo phải góp phần định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, lực sáng tạo cho hệ trẻ Chính cần phải đổi phương pháp dạy - học Vật lí mơn học quan trọng học sinh trung học phổ thong Vật lí không môn học hay, nhiều học sinh u thích mà mơn khoa học tự nhiên xếp vào loại môn học khó học sinh Để học tốt vật lí học sinh vừa phải nắm vững kiến thức lý thuyết bao gồm: Những tượng vật lý, qui luật, định luật vật lý, công thức, phương trình vật lý vừa phải biết cách vận dụng linh hoạt kiến thức lý thuyết vào việc giải tập vật lý Dạy giải tập vật lý phổ thông học phần bắt buộc chương trình đào tạo sinh viên trường sư phạm Hiện nay, sách tham khảo cho giáo viên học sinh phổ thông tập vật lý nhiều, sách hướng dẫn giáo viên dạy cho học sinh kĩ phân tích tượng vật lý để giải tập vật lý chương trình vật lý phổ thơng thiếu Mà việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải tập cách khoa học, đảm bảo đến kết cách xác việc cần thiết Nó khơng giúp học sinh nắm vững kiến thức mà rèn luyện kỹ suy luận logic, làm việc cách khoa học, có kế hoạch Với cương vị giáo viên dạy môn vật lý trường THPT quan tâm đến vấn đề Bên cạnh việc vận dụng thành tựu cơng nghệ thông tin với phần mềm vào giảng dạy nhắm đổi phương pháp dạy học trường phổ thông tất yêu để nâng cao chất lượng dạy học Mathematica có ưu việc mô tượng khoa học kỹ thuật khác nhau, có đồ họa đa chức sinh động, thân thiện dễ sử dụng Mathematica có khả ứng dụng cao vật lý xem lựa chọn thích hợp để sử dụng phần bổ trợ cho việc giảng dạy tập vật lý phổ thông Xuất phát từ vấn đề trên, chọn đề tài: “Xây dựng hướng dẫn giải tập chương “ Các định luật bảo toàn” Vật lý 10 với hỗ trợ phần mềm Mathematica” Mục đích nghiên cứu Vận dụng lý luận dạy học đại giảng dạy tập vật lý, soạn thảo hệ thống tập tổ chức hoạt động dạy học với hệ thống tập có sử dụng phần mềm tốn học Mathematica thuộc chương “ Định luật bảo toàn” –SGK Vật lý lớp 10 THPT, góp phần đổi phương pháp giảng dạy, nâng cao chất lượng dạy học Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu quan điểm đại dạy học, nghiên cứu sở lý luận giải tập vật lý, nghiên cứu phần mềm toán học Mathematica - Nghiên cứu nội dung phân phối chương trình kiến thức “Định luật bảo tồn” tài liệu liên quan nhằm xác định mức độ nội dung kiến thức kỹ học sinh cần nắm vững - Soạn thảo hệ thống tập, có số tập có sử dụng phần mềm Mathematica để giải sử dụng hệ thống tập vào việc tổ chức hoạt động dạy học giải tập chương “ Các định luật bảo toàn” - Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo tiến trình dạy học soạn thảo để đánh giá hiệu hệ thống tập xây dựng việc đưa phần mềm toán học Mathematica vào giảng dạy Khách thể đối tượng nghiên cứu Khách thể nghiên cứu trình dạy học mơn Vật lí chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10 giáo viên học sinh Đối tượng nghiên cứu phần mềm Mathematica, ứng dụng vào giảng dạy tập chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10 Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu soạn thảo hệ thống tập, có số tập có sử dụng phần mềm Mathematica để giải hướng dẫn hoạt động giải tập chương “Các định luật bảo toàn” vật lý 10 Giả thuyết khoa học Nếu soạn thảo hệ thống tập phù hợp với mục tiêu dạy học sử dụng phần mềm Mathematica để giải vận dụng hệ thống tập vào dạy học Vật lý giúp học sinh ôn tập củng cố kiến thức bồi dưỡng tính tự chủ, lực sáng tạo học sinh Phương pháp nghiên cứu 7.1 Nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu tài liệu tâm lý học, lý luận dạy học nói chung tài liệu lý luận dạy học vật lý nói riêng có liên quan đến đề tài - Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, xác định mức độ nội dung kiến thức mà học sinh cần nắm vững - Nghiên cứu tài liệu phần mềm toán học Mathematica 7.2 Nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu việc giáo viên sử dụng máy tính phục vụ giảng dạy môn học trường THPT - Điều tra thực tế dạy học kiến thức chương “Các định luật bảo toàn ”ở trường THPT 7.3 Nhóm phương pháp xử lý thơng tin Định lượng, định tính, thống kê phân tích thống kê Đóng góp đề tài - Đề tài góp phần hoàn thiện lý luận phương pháp dạy học Vật Lý - Xây dựng hệ thống tập đảm bảo tính hệ thống, khoa học theo mức độ nhận thức: nhận biết, hiểu, vận dụng - Giúp giáo viên biện pháp để sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào dạy học giải tập Vật Lý chương “Các định luật bảo tồn” thành cơng Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn trình bày ba chương: Chương 1: Cơ sở lý luận đề tài Chương 2: Xây dựng hệ thống tập tổ chức hoạt động dạy học với hệ thống tập có sử dụng phần mềm Mathematica vào chương : “Các định luật bảo tồn” SGK Vật lí 10 Chương 3: Thực nghiệm sư phạm CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Quan điểm đại dạy học 1.1.1 Bản chất trình dạy học Quá trình dạy học tổ chức nhà trường phương pháp sư phạm đặc biệt nhằm trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức khoa học hình thành hệ thống kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn - Bản chất trình dạy học chỉnh thể tồn vẹn thống tạo nên thành tố như: Mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, người dạy, người học với mơi trường văn hóa – trị - xã hội – kinh tế - khoa học kỹ thuật đất nước trào lưu phát triển chung thời đại Các thành tố có mối quan hệ mật thiết, chặt chẽ với theo nhiều tầng bậc nhiều cấp độ khác - Bản chất q trình dạy học thể thơng qua mối quan hệ tương tác giáo viên học sinh Dạy học toàn hoạt động chung thầy trò thầy giữ vai trò chủ đạo trò giữ vai trò chủ động, độc lập, tích cực sáng tạo lĩnh hội tri thức nhằm thực tốt nhiệm vụ dạy học - Bản chất trình dạy học xem trình nhận thức Vì trình dạy học xét cho học trò, học trò nắm gì, học gì, vận dụng 1.1.2 Các nhiệm vụ trình dạy học Chức xã hội tổng quát giáo dục truyền kinh nghiệm, thành tựu phát triển lồi người tích lũy hệ trước cho hệ trẻ, đảm bảo hình thành phát triển người có văn hóa cao Các thành tựu giáo dục phát triển người tích lũy truyền từ hệ sang hệ khác Khi tham gia hoạt động đa dạng liên kết đến yếu tố khác văn hóa, vật chất, tinh thần hướng dẫn hệ trưởng thành, hệ lớn lên nắm tài sản văn hóa phát triển tài sản hệ Điều biểu lực kết tinh yếu tố văn hóa Hoạt động người vơ đa dạng phức tạp, đặc trưng cho nghề nghiệp chun mơn khác Vì trước lý luận dạy học xuất hiện, vấn đề đặt cần tìm chung, phân biệt yếu tố văn hóa cần thiết mà hệ trẻ cần chiếm lĩnh để trở thành người có văn hóa Trên sở đó, thực tế đặt nhiệm vụ dạy học tổ chức hoạt động học tập để rèn luyện giáo dục đảm bảo cho người học chiếm lĩnh nội dung văn hóa 1.1.3.Phương pháp dạy học Phương pháp dạy học tổ hợp cách thức hoạt động, tương tác thầy trò q trình dạy học nhằm đạt mục đích dạy học Phương pháp dạy học yếu tố quan trọng q trình dạy học ln trung tâm ý nhà giáo dục giới [10] Phương pháp hình thức tự vận động bên nội dung, nên với biến đổi nội dung, phương pháp dạy học đổi theo hướng đại hóa Việc đổi phương pháp dạy học đòi hỏi phải tìm kiếm phương pháp dạy học cải tiến phương pháp cổ truyền cho phù hợp với nội dung đại, theo hương nâng cao tính tích cực, độc lập, sáng tạo, nâng cao lực nội sinh người học, nhằm đổi cách điều khiển trình dạy học đưa công nghệ đại vào nhà trường Cụ thể phương pháp dạy học phải hướng tới mục tiêu: - Góp phần hình thành động nhận thức, phương pháp nhận thức Bồi dưỡng cho HS phương pháp tự học, tự khám phá để chiếm lĩnh tri thức - Nhằm nâng cao tính tích cực, độc lập, sáng tạo phát huy lực vận dụng tri thức vào thực tiễn cho HS Trong bối cảnh kinh tế thị trường, mở cửa, hội nhập phát triển kinh tế tri thức, việc cạnh tranh lĩnh vực “trí tuệ” diễn gay gắt cách đào tạo người có trí tuệ, giàu tính sáng tạo có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Các phương pháp dạy học phải phản ánh thành tựu khoa học Bởi việc nắm vững phương pháp có tác dụng đến việc hình thành phát triển tính độc lập sáng tạo HS Phương pháp dạy học có đặc điểm riêng, khác biệt với phương pháp tác động người lên đối tượng vô tri hoạt động sản xuất vật chất nói chung Đối với việc học, giáo viên chủ thể hoạt động dạy học HS đối tượng hoạt động học, đồng thời chủ thể trình dạy học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tơn Tích Ái,Phương pháp số, NXB ĐHQG Hà Nội, 2001 Tơn Tích Ái,Phần mềm tốn cho kỹ sư, NXB ĐHQG Hà Nội, 2005 Tơn Tích Ái,Sử dụng phần mềm Mathematica vật lý phổ thông, NXB ĐHQG Hà Nội, 2001 Tơn Tích Ái, Cơ sở Vật lý tập I: Cơ học – Nhiệt họ, NXB Văn hóa dân tộc, 2013 Lương Duyên Bình (Chủ biên), Nguyễn Xuân Chi – Tô Giang – Vũ Quang – Bùi Gia Thịnh,Sách giáo viên vật Lý 10, Nxb Giáo dục, 2012 Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên kiêm Chủ biên), Nguyễn Xn Chi – Tơ Giang – Trần Chí Minh – Vũ Quang – Bùi Gia Thịnh,Vật Lý 10, Nxb Giáo dục, 2006 Lương Duyên Bình,Vật lý đại cương, NXB Giáo dục, 1998 Vũ Cao Đàm,Phương pháp luận nghiên cứu Khoa học, NXB KH&KT, Hà Nội, 1998 Vũ Thanh Khiết (Chủ biên), Đỗ Hương Trà –Vũ Thị Thanh Mai – Nguyễn Hồng Kim,Phương pháp giải tốn Vật lí 10, NXB Giáo dục Việt Nam, 2009 10 Ngơ Diệu Nga,Bài giảng chuyên đề phương pháp nghiên cứu khoa học dạy học Vật Lý, 2003 11 Ngô Diệu Nga, Bài giảng chun đề phân tích chương trình vật lý phổ thông, 2005 12 Phạm Xuân Quế, Sử dụng máy tính hỗ trợ việc xây dựng mơ hình dạy học vật lý, Tạp chí Nghiên cứu Giáo dục, số 4/2000 13 Nguyễn Đức Thâm (Chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng – Phạm Xuân Quế, Phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thông, NXB Đại học Sư phạm,2003 14 Đỗ Hương Trà,Bài giảng chuyên đề phương pháp dạy học Vật Lý, Hà Nội, 2008 15 Đỗ Hương Trà (Chủ biên), Phạm Gia Phách,Dạy học tập vật lý trường phổ thông, Nxb Đại học sư phạm, 2009 16 Thái Duy Tuyên,Phương pháp dạy học truyền thống đổi mới, NXBGD, Hà Nội, 2008 10 ... HOÀNG MƠ XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG “ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÍ 10 VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM MATHEMATICA LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG... chọn số tập chương “Các định luật bảo toàn” có sử dụng phần mềm Mathematica 62 2.8 Giáo viên sử dụng phần mềm Mathematica để hướng dẫn học sinh giải tập chương “ Các định luật bảo toàn”... học chương “Các định luật bảo toàn” 52 2.4 Phân loại tập vật lý chương “Các định luật bảo toàn” 53 2.5 Xây dựng hệ thống tập chương “ Các định luật bảo toàn” 54 2.5.1 Nguyên tắc xây dựng