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

Để học tốt vật lí học sinh vừa phải nắm vững những kiến thức lý thuyết bao gồm: Những hiện tượng vật lý, những qui luật, định luật vật lý, những công thức, những phương trình vật lý vừa

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 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 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

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này là kết quả của quá trình học tập và nghiên cứu của tôi tại Đại học Giáo dục - ĐHQG Hà Nội Với tình cảm chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy, các Cô trong trường Đại học Giáo dục - ĐHQG Hà Nội đã quan tâm, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo GS.TS TônTích Ái Mặc dù bận rất nhiều công việc, thầy vẫn luôn quan tâm, khích lệ, để

em có cách làm việc khoa học , hiệu quả hơn và hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong tổ vật lí trường THPT Lý

Tử Tấn, cảm ơn các bạn học viên thạc sĩ Lý luận và phương pháp dạy học Vật

lý, các em học sinh, người thân trong gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện thuận lợi, động viên tôi thực hiện đề tài này Đặc biệt, em gửi tình cảm và lời cám ơn đếnanh Vương Minh đã luôn ở bên động viên hai mẹ con hoàn thành luận văn

Cuối cùng, dù rất tâm huyết và hết sức cố gắng xong bản luận văn chắc chắn còn rất nhiều thiếu sót Kính mong được sự chỉ dẫn của các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 10 năm 2014

Học Viên

Nguyễn Thị Hoàng Mơ

i

i i

MỤC LỤC

Lời cảm ơn ……… ……….……… i

Danh mục viết tắt…… ………….……… ii Mục lục……… ……… ……… iii Danh mục các bảng…… ……… vi Danh mục các hình … ……… vii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 4

1.1 Quan điểm hiện đại về dạy học 4

1.1.1 Bản chất của quá trình dạy học 4

1.1.2 Các nhiệm vụ của quá trình dạy học 4

1.1.3 Phương pháp dạy học 5

1.2 Cơ sở lí luận về dạy giải bài tập vật lý phổ thông 6

1.2.1 Khái niệm về bài tập vật lý 6

1.2.2 Tác dụng của bài tập vật lý trong dạy học vật lý 7

1.2.3 Phân loại bài tập vật lí 8

1.2.4 Lựa chọn bài tập vật lí 12

1.2.5 Hướng dẫn hoạt động giải bài tập vật lí 13

1.2.6 Những yêu cầu chung trong dạy học về bài tập vật lí 16

1.3 Vai trò, ý nghĩa của Công nghệ thông tin trong dạy học 17

1.3.1 Dạy và học theo quan điểm CNTT 17

1.3.2 CNTT với vai trò PTDH, TBDH 18

1.4 Vài nét chính về Mathematica 18

1.4.1 Mathematica là hệ thống thực hiện các phép tính 18

1.4.2 Vẽ đồ thị 19

1.4.3 Mathematica là ngôn ngữ lập trình 20

1.4.4 Mathematica là hệ thống biểu diễn kiến thức toán học 21

1.4.5 Mathematica là môi trường tính toán 21

1.4.6 Các lệnh trong Mathematica 22

1.4.7 Các lệnh cơ bản của Mathematica trong tính toán bằng số 22

iii

1.4.8 Đồ họa trong Mathematica 25

Kết luận chương 1 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 TOÀN" 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 và công suất 36

2.1.3 Động năng 37

2.1.4 Trường lực thế 39

2.1.5 Thế năng 40

2.1.6 Định luật bảo toàn cơ năng trong trường lực thế 40

2.2 Cấu trúc nội dung chương "Các định luật bảo toàn" trong chương trình vật lý 10 41

2.2.1 Vị trí chương "Các định luật bảo toàn trong chương trình vật lý phổ thông 41 2.2.2 Cấu trúc nội dung chương "Các định luật bảo toàn" trong chương trình vật lý 10 cơ bản 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 về kiến thức và trình độ nhận thức 48

2.3.2 Kỹ năng của học sinh khi học chương "Các định luật bảo toàn" 52

2.4 Phân loại bài tập vật lý chương "Các định luật bảo toàn" 53

2.5 Xây dựng hệ thống bài tập chương " Các định luật bảo toàn" 54

2.5.1 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập 54

2.5.2 Hệ thống bài tập chương "Các định luật bảo toàn" vật lý 10 55

2.6 Dự kiến sử dụng hệ thống bài tập đã soạn thảo trong dạy học chương "Các định luật bảo toàn" vật lý 10 62 2.7 Lựa chọn một số bài tập chương "Các định luật bảo toàn" có sử dụng phần mềm Mathematica 62

iv

2.8 Giáo viên sử dụng phần mềm Mathematica để hướng dẫn học sinh giải bài 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 2 82

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 83

3.1 Mục đích của 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 quả 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 bộ đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo 85

3.5.4 Kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh 86

Kết luận chương 3 91

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

PHỤ LỤC 96

v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 : Kết quả bài kiểm tra 30 phút 87 Bảng 3.2: Các thông số đặc trưng đã được xử lý sau khi tiến hành TNSP của nhóm TN và nhóm ĐC 88 Bảng 3.3: Giá trị các tham số trung bình cộng ( X ), phương sai (S2), độ lệch chuẩn (S), hệ số biến thiên (V) 88 Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất (Wi) 88 Bảng 3.5: Bảng phân phối tần số tích lũy (i ) 89

vi

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả đặc điểm của phương pháp dạy học 4

Hình 1.2 Sơ đồ phân loại bài tập vật lí 9

Hình 1.3: Đồ thị hàm Cos(xy) dưới dạng 3D 20

Hình 1.4: Đồ thị hàm 1+sin(2t) trong hệ tọa độ cực 20

Hình 1.5: Đồ thị hàm số f(x)= 4x^3+6x^2-9x+2 25

Hình 1.6: Đồ thị hàm f(x), g(x), h(x) 27

Hình 1.7 : Đồ thị hàm y(x) với x= sint ; y=sin2t 28

Hình 1.8 Đồ thị hàm hai biến ba chiều f(x,y) = x2/4 +y2/16 trên đoạn [-5,5] 28

Hình 1.9 : Đồ thị tham số : x=cost, y=sint, z=t/5 trong khoảng biến thiên của t từ : 0, 8Pi 29

Hình 1.10 : Đồ thị tham số x=tcos2t, y=tsin2t, z=t/5 trong khoảng biến thiên của t từ : 0, 8Pi 29 Hình 1.11: Đồ thị động sóng hình Sin 31 Hình 1.12: Đồ thị đường xoắn ốc động 31

Hình 2.1 Vectơ động lượng p 34 ⃗

Hình 2.2 Hình vẽ hệ kín gồm 3 chất điểm 35

 Hình 2.3 Chất điểm khối lượng m chịu tác dụng của một lực F chuyển dời từ vị trí 1 sang vị trí 2 37

Hình 2.4 Chất điểm chuyển động từ vị trí M đến vị trí N bất kỳ 39

Hình 2.5 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương "Các định luật bảo toàn" 45

Hình 2.6 Sơ đồ phân loại bài tập chương "Các định luật bảo toàn" vật lý 53

Hình 2.7 Hình cho bài 14 58

Hình 2.8 Hình cho bài 15 58

Hình 2.9 Hình cho bài 16 59

Hình 2.10 Mô phỏng cho bài tập 1 65

Hình 2.11 Mô phỏng cho bài tập 2ª 67

Hình 2.12 Mô phỏng cho bài tập 2b 68

Hình 2.13 Mô phỏng cho bài tập 2c 69

Hình 2.14 Mô phỏng cho bài tập 8 71

Hình 2.15 Mô phỏng cho bài tập 15 74

vii

Hình 2.16 Hình cho lời giải bài 16 74

Hình 2.17 Mô phỏng cho bài 16 75

Hình 2.18 Hình cho lời giải bài 17 76

Hình 2.19 Mô phỏng cho bài 17 78

Hình 2.20 Mô phỏng cho bài 20 81

Hình 3.1 Đồ thị đường phân bổ tần suất 89

Hình 3.2 Đồ thị đường phân bố tần suất tích lũyi % 90

viii

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ của trí tuệ sáng tạo, của sự bùng nổ thông tin, của nền kinh tế tri thức Tình hình phát triẻn kinh tế, xã hội của đất nước, đòi hỏi ngành giáo dục và đào tạo phải có những đổi mới cơ bản, mạnh mẽ, vươn tới ngang tầm với sự phát triển chung của khu vực và thế giới Sự nghiệp giáo dục đào tạo phải góp phần quyết định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ Chính vì vậy chúng ta cần phải đổi mới phương pháp dạy - học

Vật lí là một trong những môn học rất quan trọng của học sinh trung học phổ thong Vật lí không chỉ là một môn học rất hay, được nhiều học sinh yêu thích mà nó còn

là một môn khoa học tự nhiên được xếp vào loại môn học khó đối với học sinh Để học tốt vật lí học sinh vừa phải nắm vững những kiến thức lý thuyết bao gồm: Những hiện tượng vật lý, những qui luật, định luật vật lý, những công thức, những phương trình vật

lý vừa phải biết cách vận dụng linh hoạt những kiến thức lý thuyết vào việc giải các bài tập vật lý

Dạy giải bài tập vật lý phổ thông là một trong những học phần bắt buộc trong chương trình đào tạo sinh viên các trường sư phạm Hiện nay, sách tham khảo cho giáo viên và học sinh phổ thông về các bài tập vật lý rất nhiều, nhưng sách hướng dẫn giáo viên dạy cho học sinh kĩ năng phân tích hiện tượng vật lý để giải quyết các bài tập vật

lý trong chương trình vật lý phổ thông còn rất thiếu Mà việc rèn luyện cho học sinh biếtcách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết Nó không những giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện

kỹ năng suy luận logic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch Với cương vị là một giáo viên dạy môn vật lý ở trường THPT tôi rất quan tâm đến vấn đề này

Bên cạnh đó việc vận dụng thành tựu của công nghệ thông tin cùng với các phần mềm vào giảng dạy nhắm đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông là một tất yêu để nâng cao chất lượng dạy học Mathematica có những ưu thế trong việc mô phỏng các hiện tượng khoa học và kỹ thuật khác nhau, có đồ họa đa chức năng và sinh động, thân thiện và dễ sử dụng Mathematica có khả năng ứng dụng cao trong vật lý và có thể được xem là một lựa chọn thích hợp để sử dụng như một phần bổ trợ cho việc giảng dạy bài tập vật lý phổ thông

1

Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi chọn đề tài: "Xây dựng và hướng dẫn giải bài tập chương " Các định luật bảo toàn" Vật lý 10 với sự hỗ trợ của

phần mềm Mathematica"

2 Mục đích nghiên cứu

Vận dụng lý luận dạy học hiện đại về giảng dạy bài tập vật lý, soạn thảo hệ thống bài tập và tổ chức hoạt động dạy học với hệ thống bài tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica thuộc chương " Định luật bảo toàn" -SGK Vật lý lớp 10 THPT, góp phần đổi mới phương pháp giảng dạy, nâng cao chất lượng dạy học

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu các quan điểm hiện đại về dạy học, nghiên cứu cơ sở lý luận về giải bài tập vật lý, nghiên cứu phần mềm toán học Mathematica

- Nghiên cứu nội dung và phân phối chương trình các kiến thức "Định luật bảo toàn"

và các tài liệu liên quan nhằm xác định được mức độ nội dung các kiến thức cơ bản và các

kỹ năng học sinh cần nắm vững

- Soạn thảo hệ thống bài tập, trong đó có một số bài tập có sử dụng phần mềm

Mathematica để giải và sử dụng hệ thống bài tập này vào việc tổ chức hoạt động dạy họcgiải bài tập chương " Các định luật bảo toàn"

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo tiến trình dạy học đã soạn thảo để đánh giá hiệu quả của hệ thống bài tập đã xây dựng và việc đưa phần mềm toán học

Mathematica vào giảng dạy

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy và học môn Vật lí chương "Các định luật

bảo toàn" Vật lí 10 của giáo viên và học sinh

Đối tượng nghiên cứu là phần mềm Mathematica, ứng dụng vào giảng dạy bài tập

chương "Các định luật bảo toàn" Vật lí 10

5 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu soạn thảo hệ thống bài tập, trong đó có một số bài tập có sử dụng phần mềm Mathematica để giải và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương "Các định luật bảo toàn" vật lý 10

6 Giả thuyết khoa học

2

Nếu soạn thảo được một hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu dạy học và sử dụng phần mềm Mathematica để giải thì khi vận dụng hệ thống bài tập đó vào dạy học Vật lý

sẽ giúp học sinh ôn tập củng cố kiến thức và bồi dưỡng được tính tự chủ, năng lực sáng tạo của học sinh

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu các tài liệu về tâm lý học, về lý luận dạy học nói chung và tài liệu về 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 các kiến thức mà học sinh cần nắm vững

- Nghiên cứu tài liệu về phần mềm toán học Mathematica

7.2 Nghiên cứu thực tiễn

- Tìm hiểu việc giáo viên sử dụng máy tính phục vụ giảng dạy các môn học ở trường THPT

- Điều tra thực tế dạy và học kiến thức chương "Các định luật bảo toàn "ở trường THPT hiện nay

7.3 Nhóm phương pháp xử lý thông tin

Định lượng, định tính, thống kê và phân tích thống kê

8 Đóng góp của đề tài

- Đề tài góp phần hoàn thiện lý luận và phương pháp dạy học Vật Lý

- Xây dựng hệ thống bài tập đảm bảo tính hệ thống, khoa học theo các mức độ nhận thức: nhận biết, hiểu, vận dụng

- Giúp giáo viên các biện pháp để sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào dạy họcgiải bài tập Vật Lý chương "Các định luật bảo toàn" thành công

9 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn được trình bày trong ba chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận của đề tài

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 toàn" SGK Vật lí 10

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

3

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Quan điểm hiện đại về dạy học

1.1.1 Bản chất của quá trình dạy học

Quá trình dạy học được tổ chức trong nhà trường bằng phương pháp sư phạm đặc biệt nhằm trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức khoa học và hình thành hệ thống kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn

- Bản chất của quá trình dạy học là một chỉnh thể toàn vẹn thống nhất được tạo nên bởi các thành tố như: Mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, người dạy, người học cùngvới môi trường văn hóa - chính trị - xã hội - kinh tế - khoa học kỹ thuật của đất nước trongtrào lưu phát triển chung của thời đại Các thành tố này có mối quan hệ mật thiết, chặt chẽ với nhau theo nhiều tầng bậc ở nhiều cấp độ khác nhau

- Bản chất của quá trình dạy học được thể hiện thông qua mối quan hệ tương tác giữa giáo viên và học sinh Dạy học là toàn bộ những hoạt động chung của cả thầy và trò trong đó thầy giữ vai trò chủ đạo còn trò giữ vai trò chủ động, độc lập, tích cực sáng tạo lĩnh hội tri thức nhằm thực hiện tốt các nhiệm vụ dạy học

- Bản chất của quá trình dạy học được xem như là một quá trình nhận thức Vì quá trìnhdạy học xét cho cùng cũng là vì học trò, học trò nắm được những gì, học được những

gì, vận dụng như thế nào

1.1.2 Các nhiệm vụ của quá trình dạy học

Chức năng xã hội tổng quát của giáo dục là truyền kinh nghiệm, thành tựu phát triển của loài người đã được tích lũy bởi thế hệ đi trước cho thế hệ trẻ, đảm bảo sự hình thành

và phát triển những con người có văn hóa cao Các thành tựu giáo dục phát triển đã được con người tích lũy và truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác

Khi tham gia các hoạt động đa dạng liên kết đến các yếu tố khác của văn hóa, vật chất, tinh thần dưới sự hướng dẫn của thế hệ đã trưởng thành, thế hệ đang lớn lên nắm được những tài sản văn hóa và phát triển tài sản đó ở thế hệ mình Điều đó biểu hiện nhữngnăng lực được kết tinh trong các yếu tố văn hóa Hoạt động của con người vô cùng đa dạng và phức tạp, đặc trưng cho các nghề nghiệp và chuyên môn khác nhau Vì thế trước khi lý luận dạy học xuất hiện, một vấn đề được đặt ra là cần tìm ra những cái chung, phân biệt các yếu tố văn hóa cần thiết mà thế hệ trẻ cần chiếm lĩnh để trở thành con người có văn hóa Trên cơ sở đó, thực tế đặt ra những nhiệm vụ dạy học và

4

tổ chức những hoạt động học tập để rèn luyện giáo dục đảm bảo cho người học chiếm lĩnh nội dung văn hóa đó

1.1.3.Phương pháp dạy học

Phương pháp dạy học là tổ hợp các cách thức hoạt động, tương tác giữa thầy và trò trong quá trình dạy học nhằm đạt được mục đích dạy học Phương pháp dạy học là một trong những yếu tố quan trọng nhất của quá trình dạy học và luôn là trung tâm chú

ý của các nhà giáo dục trên thế giới [10]

Phương pháp là hình thức tự vận động bên trong của nội dung, nên cùng với sự biến đổi của nội dung, phương pháp dạy học cũng đang được đổi mới theo hướng hiện đạihóa Việc đổi mới phương pháp dạy học đòi hỏi phải tìm kiếm phương pháp dạy học mới và cải tiến các phương pháp cổ truyền cho phù hợp với nội dung hiện đại, theo hương nâng cao tính tích cực, độc lập, sáng tạo, nâng cao năng lực nội sinh của người học, nhằm đổi mới cách điều khiển quá trình dạy học và đưa công nghệ hiện đại

vào trong nhà trường Cụ thể là các phương pháp dạy học phải hướng tới mục tiêu:

- Góp phần hình thành động cơ nhận thức, các phương pháp nhận thức Bồi dưỡngcho HS phương pháp tự học, tự khám phá để chiếm lĩnh tri thức

- Nhằm nâng cao tính tích cực, độc lập, sáng tạo và phát huy năng lực vận dụng trithức vào thực tiễn cho HS

Trong bối cảnh nền kinh tế thị trường, mở cửa, hội nhập và phát triển nền kinh tế tri thức, việc cạnh tranh trên lĩnh vực "trí tuệ" đang diễn ra gay gắt thì cách đào tạo con người có trí tuệ, giàu tính sáng tạo càng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Các phương pháp dạy học phải phản ánh trong mình nó những thành tựu của mỗi khoa học Bởi vì việc nắm vững các phương pháp này có tác dụng đến việc hình thành và phát triển tính độc lập sáng tạo của mỗi HS

Phương pháp dạy học có đặc điểm riêng, khác biệt với phương pháp tác động củacon người lên các đối tượng vô tri trong hoạt động sản xuất vật chất nói chung Đối với việc học, giáo viên là chủ thể của hoạt động dạy học và HS là đối tượng của hoạt động học, đồng thời là chủ thể của quá trình dạy học

5

Mục đích

của GV

Hành động của GV

Phương tiện

của GV

Mục đích của HS

Hành động của HS

Phương tiện của HS

Kết quả đạt được của HS

H ì n h 1 1 S ơ đ ồ m ô t ả đ ặ c đ i ể m c ủ a p h ư ơ n g p h á p d ạ y h ọ c

Đối với hoạt động dạy học, GV cầnsuy nghĩ, thảo luận về phương pháp gắn liền với việc tổ chức tình huống họctập và định hướng hoạt động nhận thức của HS

Tóm lại, phương pháp dạy học là những hành động có mụcđích của giáo viên nhằm tổ

chức hoạtđộng nhận thức

và thực hành của

HS, đảm bảo cho

HS lĩnh hội nội dung học vấn

N

ói cách khác, phương pháp dạy học hoạch định sự tương táccần thiết của giáo viên và

HS

Trong tiến trình này, giáoviên tổ chức hoạt động của

HS sao cho kết quả là

HS

chiếm lĩnh được nội dung dạy học, đạt được mục tiêu đề ra

1.2

Cơ

sở

lí

luận

về

dạy

gi

ải

bài

tập

vật

lý

phổ

thông

1 2 1

Nó góp phầnvào việc củng cố, đào sâu, mở rộng, hoàn thiện kiến thức về mặt

lý thuyết và rèn luyện cho học sinhkhả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn Hoạt động giải bàitập vật lí không những là một trong những cách thức để học sinh vận dụng kiến thức cũ mà còn có thể giúp cho họcsinh tự lực phát hiện ra kiến thức

6

mới, qua đó tạo cơ sở cho tính tự lực, tích cực trong học tập của học sinh Bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết bằng những suy luận lôgic, phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các khái niệm, các thuyết, các định luật vật lý

Theo nghĩa rộng bài tập vật lí được hiểu là vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệugiáo khoa chính là bài tập đối với học sinh Sự tư duy, tìm tòi, giải quyết vấn đề gặp phải

đó là học sinh đã giải bài tập vật lí

1.2.2 Tác dụng của bài tập vật lý trong dạy học vật lý

Mục tiêu của dạy học vật lí ở trường phổ thông là phải đảm bảo trang bị đầy đủ cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản, hiện đại, làm cho học sinh có thể vận dụng những kiến thức đó để giải quyết nhiệm vụ học tập Để đạt được những nhiệm vụ trên đòi hỏi học sinh phải được rèn luyện một cách thường xuyên, kết hợp nhiều

phương pháp Bài tập vật lí là một trong những phương pháp được vận dụng có hiệu quảtrong dạy học vật lí Nó có một tầm quan trọng đặc biệt góp phần vào việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lý ở trường phổ thông Tùy thuộc vào những tình huống cụ thể, bàitập vật lí được sử dụng theo các mục đích khác nhau

- Bài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức [13, 337]

Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh đã nắm được cái chung, cái khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tượng Trong các bài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những trường hợp cụ thể rất

đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế, phát hiện ngày càng nhiều những biểu hiện thuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu sự chi phối của các định luật hay thuộc phạm vi ứng dụng của chúng

Bài tập vật lí là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động -

Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới

Ở những lớp trên của bậc trung học phổ thông, với trình độ toán học đã khá phát triển, nhiều khi các bài tập được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra

- Giải bài tập vật lí rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện

thói quen vận dụng kiến thức khái quát

Bài tập vật lí là một trong những phương tiện rất quý báu để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát

7

đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu học sinh phải vận dụng kiến thức lí thuyết đểgiải thích các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán các hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn

ở những điều kiện cho trước

- Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh

Trong khi làm bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút ra được nên

tư duy học sinh được phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao, tính kiến trì được phát triển

- Giải bài tập vật lí góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh

Có nhiều bài tập vật lí không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo Đặc biệt là những bài tập giải thích

hiện tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất có ích về mặt này - Giải bài

tập vật lí để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

Bài tập vật lí cũng là một phương tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân loại được các mức

độ nắm vững kiến thức của học sinh, khiến cho việc đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh được chính xác

1.2.3 Phân loại bài tập vật lí

Có nhiều cách phân loại BTVL dựa trên các cơ sở khác nhau Trong nghiên cứu của mình, tôi phân loại BTVL theo nội dung; theo yêu cầu phát triển tư duy; theo phương thức cho điều kiện của bài toán hay theo phương thức giải Trên cơ sở đó tôi có bảng phân loại BTVL (xem hình 1.2) [10]

8

SƠ ĐỒ PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÝ

Phân loại theo nội dung

sử

Cơ

Bài tập có nội dung cụ thể hoặc trừu tượng

Nhiệt

Đề tài vật lí

Điện

Kỹ thuật tổng hợp

Quang

Phân loại theo yêu cầu phát triển tư duy

Bài tập Bài tập luyện tập sáng tạo

Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương

thức giải

Bài tập

định tính

Bài tập định lượng

Bài tập

đồ thị

Bài tập thí nghiệm

Bài tập trắc nghiệm khách quan

Hình 1.2 Sơ đồ phân loại bài tập vật lí

9

1.2.3.1 Phân loại BTVL theo nội dung

- Theo đề tài của tài liệu vật lý

Bài tập vật lý đó được phân biệt thành các bài tập cơ học, điện học, nhiệt học, quang học… Các bài tập này thường xuất hiện ngay sau khi nghiên cứu tài liệu mới về một vấn đề nào đó Sự phân chia này chỉ mang tính chất quy ước, bởi vì kiến thức được sử dụng trong giả thiết của BTVL thường không chỉ lấy ở một chương mà có thể lấy ở những phần

khác nhau trong chương trình vật lí đã học - Bài tập có nội dung trừu tượng và bài tập có

nội dung cụ thể

BTVL có nội dung trừu tượng là những bài tập trong điều kiện của nó, bản chất vật

lí của hiện tượng đã được nêu lên, những chi tiết không bản chất đã được lược bỏ bớt Bài tập loại này sẽ giúp học sinh nhận ra cần phải sử dụng những công thức, định luật hay kiến thức vật lí nào để giải quyết bài tập đó Do đó, bài tập loại này thường được áp dụng cho học sinh tập dượt, vận dụng các công thức vừa học

Bài tập có nội dung cụ thể là bài tập mà trong điều kiện của nó, những số liệu chi tiết của bài tập đã được nêu cụ thể còn bản chất vật lí của hiện tượng vật lí chưa được sáng tỏ Khi giải bài tập vật lí loại này học sinh phải nhận ra rõ bản chất của hiện tượng vật lí và phải phân tích các dữ kiện để làm sáng tỏ vấn đề

- Bài tập có nội dung kỹ thuật tổng hợp

Là các bài tập có nội dung chứa đựng các kiến thức về kỹ thuật, về sản xuất về công nông nghiệp, về giao thông vận tải… Các bài tập loại này sẽ giúp học sinh liên hệ được

lý thuyết với thực hành, học tập với thực tiễn cuộc sống, cho học sinh thấy được khoa học vật lý ở xung quanh chúng ta

- Bài tập có nội dung lịch sử

Là các bài tập có chứa đựng các kiến thức có liên quan đến lịch sử, những dữ kiện về các thí nghiệm vật lý cổ điển, những phát minh sáng chế hay những câu chuyện

có tính chất lịch sử

- Bài tập vui

Là các bài tập có sử dụng các dữ kiện, hiện tượng kì lạ hoặc vui, dí dỏm, hài hước Loại bài tập này sẽ làm cho tiết học thêm sinh động, hấp dẫn, từ đó nâng cao hứngthú học tập của học sinh

1.2.3.2 Phân loại BTVL theo phương thức cho điều kiện hoặc phương thức giải

- Bài tập định tính

10

Là những bài tập mà khi giải, học sinh chỉ phải thực hiện các phép tính đơn giản, có thể tính nhẩm được Muốn giải được những bài tập loại này học sinh phải thực hiện những phép suy luận lôgic, do đó phải hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luậtvật lý và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong các trường hợp cụ thể Loại bài tập này dùng để vận dụng kiến thức vào đời sống, sản xuất Nó thường được dùng làm bài tập mở đầu nghiên cứu tài liệu mới, giúp học sinh nắm vững bản chất vật lí của các hiện tượng, tạo sự say mê, hứng thú học tập cho học sinh

- Bài tập định lượng

Là loại bài tập tính toán có dữ liệu là các số cụ thể, học sinh phải giải chúng bằng các phép toán, sử dụng công thức để xác lập mối quan hệ phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng phải tìm và nhận được kết quả dưới dạng một công thức hoặc một giátrị bằng số

Bài tập tính toán tập dượt là những bài tập cơ bản, đơn giản trong đó chỉ đề cập đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản Những bài tập này có tác dụng củng cố kiến thức cơ bản vừa học, làm cho học sinh hiểu rõ ý nghĩa củacác định luật và các công thức biểu diễn chúng, sử dụng các đơn vị vật lý và thói quen cầnthiết để giải những bài tập phức tạp hơn

Bài tập tính toán tổng hợp là loại bài tập mà muốn giải được nó thì yêu cầu ta phải sử dụng nhiều khái niệm, định luật, công thức Bài tập loại này giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy được mối quan hệ giữa các thành phần của chương trình, biết phân tích và lựa chọn kiến thức đã học để giải quyết vấn đề do bài tập đặt ra

- Bài tập thí nghiệm

Là loại bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc

để tìm ra những số liệu cần thiết cho bài tập Bài tập thí nghiệm có tác dụng tốt về cả ba mặt giáo dưỡng, giáo dục và giáo dục kỹ thuật tổng hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tiễn

- Bài tập đồ thị

Là loại bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải bài tập phải tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị

- Bài tập trắc nghiệm khách quan

11

Là bài tập thường được dùng để kiểm tra kiến thức trong một phạm vi rộng, số lượng người được kiểm tra nhiều, kết quả thu được khách quan không phụ thuộc vào ngườichấm Bài tập dạng này yêu cầu học sinh phải nhớ, hiểu và vận dụng đồng thời rất nhiều các kiến thức liên quan

1.2.3.3 Phân loại bài tập vật lý theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triển tư duy trong quá trình dạy học

- Bài tập luyện tập

Là loại bài tập dùng để củng cố kiến thức lý thuyết cơ bản đã học, hoặc sau khi học xong một kiến thức vật lý mới, giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn các khái niệm, định luật vật lí mới nghiên cứu, nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định đã được chỉ dẫn cách thức giải

- Bài tập sáng tạo

Là loại bài tập phát triển tư duy sáng tạo của học sinh Có thể chia bài tập sáng tạo thành hai loại:

Bài tập nghiên cứu: Là loại bài tập cần giải thích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở mô

hình trừu tượng thích hợp rút ra từ lí thuyết vật lí

Bài tập thiết kế: Là loại bài tập vận dụng các kiến thức lí thuyết đã biết để đưa ra mô

hình phù hợp với mô hình trừu tượng đã cho

1.2.4 Lựa chọn bài tập vật lí

1.2.4.1 Căn cứ để lựa chọn bài tập vật lí

- Mục đích sử dụng

- Trình độ xuất phát của học sinh

- Thời gian cho phép sử dụng

1.2.4.2 Số lượng và nội dung bài tập được lựa chọn cần đáp ứng những yêu cầu

- Phù hợp với mức độ nội dung các kiến thức cơ bản và các kỹ năng giải bài tập - Hệ

thống bài tập bao gồm nhiều thể loại

- Chú ý thích đáng về số lượng và nội dung các bài tập nhằm giúp học sinh vượt qua những khó khăn chủ yếu, khắc phục những sai lầm phổ biến - Các bài tập đưa ra phải có tính hệ thống

- Các bài tập phải đảm bảo tính vừa sức đối với học sinh đại trà, đồng thời có chú ý đến

sự phân hóa học sinh

12

1.2.5 Hướng dẫn hoạt động giải bài tập vật lí

1.2.5.1 Phương pháp giải bài tập vật lí

Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập vật lí một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết Nó không những giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng suy luận lôgic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch

Bài tập vật lí rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú Tuy nhiên, có thể vạch ra một dàn bài chung gồm những bước chính sau: [13, 347]

Bước 1: Tìm hiểu đề bài

- Đọc đầu bài, ghi tóm tắt những dữ kiện đã cho, những dữ kiện phải tìm của bài toán bằng những kí hiệu vật lí

- Đổi đơn vị về hệ đơn vị hợp pháp

- Mô tả lại hiện tượng vật lí được nêu trong bài, vẽ hình minh họa (nếu cần thiết)

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Trước hết là nhận biết những dữ kiện cho trong đầu bài có liên quan đến những khái niệm nào, hiện tượng nào, quy tắc nào, định luật nào trong vật lí Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đầu bài, mỗi giai đoạn bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào Cần phải hình dung toàn bộ diễn biến của hiện tượng và các định luật chi phối nó trước khi xây dựng bài giải cụ thể Có như vậy mới hiểu rõ được bản chất của hiện tượng, tránh được sự mò mẫm, máy móc áp dụng các công thức

Bước 3: Xây dựng lập luận

Thực chất của bước này là tìm quan hệ giữa ẩn số phải tìm với các dữ kiện đã cho Đối với những bài tập tổng hợp phức tạp, có hai phương pháp xây dựng lập luận để

giải: phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp

Theo phương pháp phân tích thì xuất phát từ ẩn số của bài tập, tìm ra mối quan

hệ giữa ẩn số đó với một đại lượng nào đó theo một định luật đã xác định ở bước số 2, diễn đạt bằng một công thức có chứa ẩn số Sau đó, tiếp tục phát triển lập luận hoặc biến đổi công thức này theo các dữ kiện đã cho Cuối cùng, tìm được một công thức chỉ chứa mối quan hệ giữa ẩn số với các dữ kiện đã cho

Theo phương pháp tổng hợp thì trình tự làm ngược lại: điểm xuất phát không phải từ ẩn số mà từ những dữ kiện của đầu bài, xây dựng lập luận hoặc biến đổi các

13

công thức diễn đạt mối quan hệ giữa các dữ kiện đã cho với các đại lượng khác để tiến dần đến công thức cuối cùng có chứa ẩn số và các dữ kiện đã cho

Cả hai phương pháp đều có giá trị, nhiều khi chúng bổ sung cho nhau Tuy nhiên,trong giai đoạn đầu của quá trình vận dụng kiến thức để giải bài tập thì phương pháp phân tích dễ thực hiện hơn đối với học sinh vì mục tiêu của lập luận rõ ràng hơn

Bước 4: Biện luận

Đây là khâu cuối cùng để hoàn thiện việc giải một bài tập, giúp người học có thể phát hiện những sai sót mắc phải khi giải Trong bước này ta phải phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện đầu bài hoặc không phù

hợp với thực tế Sau khi tìm được kết quả cần rút ra một số nhận xét về:

- Giá trị thực của kết quả;

- Phương pháp giải;

- Khả năng mở rộng bài tập;

- Khả năng ứng dụng của bài tập

1.2.5.2 Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí

a Những công việc cần làm để hướng dẫn học sinh giải một bài toán vật lí cụ thể

- Giải bài toán đó theo phương pháp giải một bài tập vật lí một cách tỉ mỉ Tìm các cách giải bài toán đó (nếu có)

- Xác định mục đích sử dụng bài toán này

- Xác định những kiến thức áp dụng để giải bài toán

- Phát hiện được những khó khăn mà học sinh có thể gặp khi giải bài toán -

Soạn câu hỏi hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn

b Các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí

* Hướng dẫn theo mẫu (Hướng dẫn angôrit)

Sự hướng dẫn hành động theo một mẫu đã có thường được gọi là hướng dẫn angôrit Ở đây thuật ngữ angôrit được dùng với nghĩa là một qui tắc hành động được xác định một cách

rõ ràng, chính xác và chặt chẽ, trong đó chỉ cần chỉ rõ thực hiện những hành động nào và theo trình tự nào để đi đến kết quả [16]

Là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh những hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt được kết quả mong muốn Kiểu hướng dẫn này đòi hỏi giáo viên phải xây dựng được một angôrit giải, phải phân tích một cách

14

khoa học việc giải bài tập và đảm bảo cho các hành động được thực hiện là những hành động sơ cấp đối với học sinh và họ phải nắm được các hành động này

Kiểu hướng dẫn angôrit thường được sử dụng khi cần hình thành các kỹ năng hẹp hoặc khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một bài tập điển hình nào đó Điều nàycần thiết ở giai đoạn đầu khi giải một loại bài tập mới mà học sinh chưa thể

xác định được một cách rành mạch các bước hành động

Ưu điểm của hướng dẫn angôrit là đảm bảo cho học sinh giải được bài tập đã được giao một cách chắc chắn, giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập của học sinh ở giai đoạn đầu có hiệu quả Tuy nhiên, do việc hướng dẫn học sinh chỉ quen chấp hành những hành động đã được chỉ dẫn theo mẫu đã có sẵn nên tác dụng rèn khả năng tìm tòi sáng tạo của học sinh bị hạn chế

Việc truyền đạt cho học sinh angôrit giải một loại bài tập xác định có thể theo những cách khác nhau: Chỉ dẫn cho học sinh angôrit có sẵn trước khi cho học sinh tiến hành giải bài tập hoặc cho học sinh giải một bài tập mẫu, sau đó mới cho học sinh xác định angôrit giải loại bài tập đó Đối với những học sinh yếu, giáo viên cần đưa ra những bài tập nhỏ đảm bảo học sinh thực hiện được những chỉ dẫn riêng lẻ trong angôrit giải lớn hơn Đối với những học sinh khá giỏi, trong quá trình giải bài tập, giáo viên có thể lôi cuốn học sinh tham gia vào quá trình xây dựng angôrit chung để giải loại bài tập đó và mở rộng áp dụng cho những bài tập tiếp theo nhằm rèn luyện và phát triển tưduy sáng tạo cho học sinh

* Hướng dẫn tìm tòi (hướng dẫn ơrixtic)

Là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả

Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giải được bài toán nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy của học sinh, vẫn tạo điều kiện để học sinh tự tìm tòi phát hiện cách giải quyết

Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là giáo viên chỉ định hướng cho học sinh cách giải bài tập chứ không phải làm bài tập thay học sinh Để giải được bài tập thì học sinh vẫn phải

nỗ lực tìm tòi để phát hiện ra cách giải quyết, do đó tư duy sáng tạo của học sinh

vẫn được phát triển

Tuy nhiên, khó khăn của kiểu định hướng này là học sinh thực hiện nhiệm vụ một cách mò mẫm theo cách thử và sai Do đó, kết quả là nhiệm vụ có thể thực hiện

15

được nhưng hành động mà nhờ đó nhiệm vụ được thực hiện không bền vững khi thay đổi điều kiện

* Định hướng khái quát chương trình hóa

Là kiểu định hướng tư duy của học sinh theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề, kích thích học sinh tự xây dựng cơ sở định hướng hành động và sau đó thực hiện hành động theo cơ sở định hướng đó Nếu học sinh hoàn toàn không thể đáp ứng được đòi hỏi của giáo viên thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên chính là sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hóa thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho học sinh để thu hẹp thêm phạm vi tìm tòi giải quyết cho vừa sức học sinh và phải thực hiện các bước tiếp theo cho đến khi giải quyết xong vấn đề

Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn tiến trình hoạt động giải bài tập, nhằm giúp cho học sinh tự giải được bài tập đã cho, đồng thời dạy chohọc sinh cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập

Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là kết hợp việc thực hiện hai yêu cầu cơ bản nhất khi giải một bài tập vật lí:

- Rèn luyện tư duy học sinh trong quá trình giải bài tập -

Đảm bảo cho học sinh giải được bài tập đã cho

Với định hướng khái quát đòi hỏi giáo viên phải phân tích cho được cơ sở định hướng hành động và các hành động cần thực hiện khi giải một bài tập vật lí, đồng thời phải theo sát tiến trình hoạt động giải bài tập của học sinh Người giáo viên không thể chỉ dựa vào những lời hướng dẫn có thể soạn sẵn mà phải kết hợp việc định hướng với việc kiểm tra kết quả hoạt động của học sinh để điều chỉnh sự giúp đỡ thích ứng với trình độ của học sinh [15]

1.2.6 Những yêu cầu chung trong dạy học về bài tập vật lí

- Cần dự tính kế hoạch về việc sử dụng bài tập vật lí trong dạy học với từng đề tài, từng tiết học Xác định rõ mục đích sử dụng bài tập, các mục đích có thể là:

+ Dùng bài tập làm xuất hiện vấn đề trong các tiết nghiên cứu tài liệu mới

+ Dùng bài tập hình thành kiến thức mới

+ Dùng bài tập để củng cố, bổ sung, hoàn thiện những kiến thức lý thuyết đã học + Lựa chọn bài tập điển hình nhằm hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức đã học

để giải, từ đó hình thành phương pháp giải chung cho mỗi loại bài tập đó

+ Dùng bài tập để kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh

16

+ Sắp xếp các bài tập đã chọn thành một hệ thống, định rõ kế hoạch và mục đích

sử dụng trong tiến trình dạy học

+ Kế hoạch sử dụng bài tập vật lí trong dạy học [11]

Ra bài tập và giải ngay

- Coi trọng việc phát triển tư duy

1.3 Vai trò, ý nghĩa của Công nghệ thông tin trong dạy học

1.3.1 Dạy và học theo quan điểm CNTT

Theo quan điểm CNTT [12], học là quá trình thu nhận thông tin có định hướng,

có sự tái tạo và phát triển thông tin; dạy là phát thông tin và giúp người học thực hiện quátrình trên một cách có hiệu quả Để đổi mới PPDH, người ta tìm những "Phương pháp làm tăng giá trị lượng tin, trao đổi thông tin nhanh hơn, nhiều hơn và hiệu quả hơn"

Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, quá trình dạy học đã sử dụng phương tiện dạy học như: phim chiếu để giảng bài với đèn chiếu Overhead; phần mềm hỗ trợ giảng bài, minh họa trên lớp với Projector; phần mềm dạy học giúp học sinh học bài trênlớp và ở nhà; công nghệ kiểm tra, đánh giá trắc nghiệm trên máy tính; sử dụng internet, thiết bị đa phương tiện, networking để dạy học

Dạy học với các phương tiện hiện đại trên sẽ có các ưu thế như: GV chuẩn bị bài một lần thì sử dụng được nhiều lần; các phần mềm dạy học giúp giáo viên và học sinh dễ dàng hơn trong việc vẽ hình và giải quyết các bài Vật lý Giúp bài giảng sinh động hơn, dễ dàng cập nhật và thích nghi với sự thay đổi nhanh của khoa học hiện đại; hỗ trợ, chuẩn hóa các bài giảng mẫu, đặc biệt với những bài khó giảng, khái niệm phức

17

tạp; HS không bị thụ động, có nhiều thời gian nghe giảng để đào sâu suy nghĩ và điều quan trọng hơn là nhiều HS được dự và nghe giảng bài của GV giỏi

1.3.2 CNTT với vai trò PTDH, TBDH

CNTT với vai trò PTDH, TBDH cần phải đảm bảo các yêu cầu[12]:

Sử dụng CNTT như công cụ DH cần được đặt trong toàn bộ các PPDH nhằm phát huy sức mạnh của cả hệ thống đó Mỗi PPDH đều có những chỗ mạnh và chỗ yếu, ta cần phát huy chỗ mạnh và hạn chế những chỗ yếu của mỗi phương pháp

Phát huy vai trò của người thầy trong quá trình sử dụng CNTT như PTDH, TBDH Không thủ tiêu vai trò của người thầy mà trái lại còn phát huy hiệu quả hoạt động của thầy trong quá trình dạy học sử dụng CNTT Chẳng hạn khi sử dụng CNTT thay GV trong một số khoảng thời gian, do được giải phóng khỏi việc DH đồng loạt cho

cả lớp, GV có thể đi sâu giúp đỡ những học sinh cá biệt (kể cả cá biệt yếu và giỏi) với thời gian dài hơn nhiều so với việc DH không sử dụng CNTT

Sử dụng CNTT như PTDH, TBDH không phải chỉ nhằm thí điểm DH với CNTT

mà còn góp phần dạy học về CNTT

Sử dụng CNTT như một PTDH, TBDH không phải chỉ thực hiện DH với trang thiết

bị của CNTT mà còn góp phần thúc đẩy việc đổi mới PPDH ngay cả trong điều kiện không có máy

Clear[" Global`*"]

In[2]:=N[Log[10 Pi],70]

Out[2]:=

3.44731497884344585816141880603742291924839630154408454754695097243971 0

Mathematica cho phép ta tính các phép tính phức tạp, ví dụ như các phép tính đối với các ma trận

1.4.2 Vẽ đồ thị

Vẽ đồ thị là một trong các ưu điểm của phần mềm Mathematica Nó cho phép ta

vẽ tất cả các loại đồ thị, biểu bảng, giản đồ,… dưới mọi góc độ khác nhau, kể cả đồ thị trong không gian ba chiều (3D)

Ví dụ: vẽ đồ thị hàm Cos(xy) dưới dạng 3D

Ta dùng lệnh: Plot3D[Cos[x y],{x,-3 Pi,3 Pi},{y,-3 Pi,3 Pi}]

Chạy chương trình, kết quả cho ở hình 1.3:

19

20

trongcác ngôn ngữ truyền thống Mathematica tự phiên dịch lấy, ta có thể chạy ngay chương trình khi mới đưa toàn bộ các lệnh từ bàn phím lên màn hình V í

dụ

f[n_]= Table[Prime[i],{i, n}]

Lệnh này định nghĩa hàm f gồm n số nguyên tố đầu tiên, và vì vậy ta có thể dùng ngay định nghĩa này để đưa ra 10 số nguyên tố đầu tiên bằng cách dùng hàm vừa được định nghĩa với tham số thực được đưa vào, tức là nếu gán n=10 cho hàm vừa định nghĩa

1.4.4 Mathematica là hệ thống biểu diễn kiến thức toán học

Các ngôn ngữ toán học được biểu diễn dưới ngôn ngữ Mathematica dưới dạng như sau:

1.4.5 Mathematica là môi trường tính toán

Biểu diễn trong Mathematica

Log[1]=0 Log[E]=1 Log[x_y_]=Log[x]+Log[y]

Log[x_^n]=nLog[x]

Mathematica cho phép ta thiết lập, chạy, soạn thảo các phép tính toán

Mathematica có hai bộ phận chính : Nhân (kernel) được dùng để soạn thỏa các tính toán

và « font end » là bộ phận giao diện với người sử dụng, dùng để đưa các số liệu vào cũngnhư hiển thị kết quả ra màn hình Nhân hoạt động như nhau trên mọi máy tính

Có phần giao diện của Mathematica cho phép ta ghi lại các dữ liệu, gọi là notebooks Trong các notebooks có thể đồng thời chứa văn bản, đồ thị

Mathematica còn cung cấp bảng lệnh khi ấn vào (Pallettes) màn hình thì bảng lệnh hiện ra, bảng lệnh này giúp ta thuận tiện trong quá trình lập trình

21

Để hủy chương trình hay lệnh nào đó đang chạy thì ta ấn tổ hợp phím (ALT +)

Để thoát khỏi Mathematica thì chúng ta cũng tiến hành thoát như các cửa sổ làm việc khác ( ALT + F4, Ctrl + F4, ) khi đó Mathematica hỏi bạn muốn ghi lại "Save" hay không ghi lại "Don't save" hoặc muốn tiếp tục làm việc trên Mathematica thì ấn

Dấu cách (Space) trong Mathematica cũng được sử dụng như dấu nhân Trong trường hợp kết hợp giữa chữ số và ký hiệu thì chữ số viết liền với ký hiệu được xem như là phép nhân Ví dụ 5x được xem là 5*x Ngược lại hai ký hiệu đi liền nhau được xem như

là một ký hiệu, ví dụ xy được xem là ký hiệu xy chứ không phải là x nhân với y

Muốn biểu thị tích của x và y ta có thể đưa vào dưới hai dạng: x y hoặc x*y

22

y x nhỏ hơn y

x lớn hơn hoặc bằng y x nhỏ hơn hoặc bằng y

x bằng y bằng z (tất cả bằng nhau)

x không bằng y không bằng z (tất cả không bằng nhau)

x>y>z x lớn hơn y và y lớn hơn z

Toán tử And và Or được sử dụng như sau :

Or[bt1, bt2,…] hay ( bt1 bt2 …) cho kết quả là True nếu một trong các

biểu thức là True, là False nếu tất các các biểu thức là False

And[bt1, bt2, …] hay (bt1 && bt2&&…) cho kết quả là True nếu tất các biểu thức là True, là False nếu tất các các biểu thức là False

Xor[bt1, bt2, …] cho kết quả là True nếu một số lẻ các biểu thức là True, là False nếu một

số chẵn các biểu thức là False

If[p, t, q] cho giá trị là t nếu p đúng, ngược lại cho giá trị là q

LogicalExpand[btL] : Khai triển biểu thức logic

1.4.7.3 Các thuật toán trong Mathematica

* Các dấu % biểu thị kết quả của phép tính cuối vừa được thực hiện

Kết quả cuối cùng

Kết quả liền trước kết quả cuối cùng Kết quả thứ n

Gán giá trị a cho biến x

Gán giá trị a cho biến x, y

Xóa đi tất cả các giá trị đã gán cho biến x

23

Để các lệnh trước không ảnh hưởng tới lệnh mới ta viết thì chúng ta dùng Clear[var] hoặc Clear["Global`*"] trước khi viết lệnh mới

Sin[x], Cos[x], Tan[x], Cotan[x]

: Căn bậc hai của x : Hàm e mũ

: Giai thừa của n

: Trị tuyệt đối của x : Làm tròn x

: Cho phần dư của phép chia n cho m

: Cho số ngẫu nhiên giữa 0 và 1 : Cho số ngẫu nhiên loại type nằm trong range

: Cực đại, tiểu của x, y

: Các số nguyên mà n chia hết :

Số phức

: Phần thực của z : Phần ảo của z

: Liên hợp phức của z :Môđun của zz

Plot[f [x], {x,a,b}] : Vẽ đồ thị hàm f[x] trong khoảng a, b -

Ví

dụ:

Ví

dụ:

Định

nghĩa

các

hàm

;

h[x_]

=24x+12

;

Vẽ đồ thị hàm f(x) :Plot[f[x],{x,-3,3}]

6 0

4

2

1 2

2

Hình 1.5: Đồ thị hàm số f(x)= 4x^3+6x^2-9x+2

Vẽ đồng thời nhiều đồ thị: Ta có thể dùng lệnh vè đồng thời ba đồ thị trên trên cùng

một đồ

6 0

4 0

2 0

2 0

4 0

6 0

Hìn

h 1.6 :

Đồ thị hà

m f(x) , g(x ), h(x )

2 5

Ta có thể vẽ riêng từng đồ thị và cho cùng hiển thị trên cùng một hệ trục bằng lệnh: PlotStyle->Dashing[{n1, n2,…}] với n1,n2,… là các số thì đồ thị sẽ có dạng các

thi 2", "do thi 3"}

Chỉ rõ có đặt dấu kiểm tren các trục Ox, Oy hay không: Ticks->None hay



Ticks->{{x-axis ticks},{ y-axis ticks}}

Ghi tên cac trục tọa độ: AxesLabe->{"x-axisLabel", "y-axisLabel"} Nếu



muốn bỏ các trục thì: Axes->False, muốn có: Axes->True

Đặt tên cho đồ thị vừa vẽ: PlotLabel-> "name"

Ví dụ : x= sint ; y=sin2t thì vẽ đồ thị y(x) ta dùng lệnh sau :

ParametricPlot[{Sin[t], Sin[2 t]},{t,0,2 Pi}]

Kết quả ta thu được đồ thị :

26