Đang tải... (xem toàn văn)
DSpace at VNU: Sử dụng phần mềm MATHEMATICA hướng dẫn học sinh giải bài tập phần "Chuyển động của hạt mang điện trong đi...
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC LƢƠNG THỊ THANH NHÀN SỬ DỤNG PHẦN MỀM MATHEMATICA HƢỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP PHẦN CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN TRONG ĐIỆN TRƢỜNG VÀ TỪ TRƢỜNG SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÍ 11 NÂNG CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ HÀ NỘI - 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC LƢƠNG THỊ THANH NHÀN SỬ DỤNG PHẦN MỀM MATHEMATICA HƢỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP PHẦN CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN TRONG ĐIỆN TRƢỜNG VÀ TỪ TRƢỜNG SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÍ 11 NÂNG CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ Chun ngành: Lí luận phƣơng pháp dạy học ( mơn Vật lí) Mã số: 60 14 10 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS TƠN TÍCH ÁI PGS.TS ĐỖ HƢƠNG TRÀ HÀ NỘI - 2009 LỜI CẢM ƠN Luận văn kết trình học tập nghiên cứu trường Đại học Giáo dục- Đại học Quốc gia Hà Nội Nhân dịp này, xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy, Cô trường Đại học Giáo dục- Đại học Quốc gia Hà Nội, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, trường Đại học Sư phạm Hà Nội tận tình giảng dạy giúp đỡ tơi q trình học tập Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Tơn Tích Ái PGS.TS Đỗ Hương Trà tận tình trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tơi q trình hồn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Sở Giáo dục Đào tạo Hải Dương, cảm ơn Ban Giám hiệu trường THPT Hồng Quang (Hải Dương)- nơi công tác, cảm ơn tập thể giáo viên Vật lí trường THPT Hồng Quang (Hải Dương), THPT Chuyên Nguyễn Trãi (Hải Dương), THPT Nguyễn Du (Hải Dương) tạo điều kiện thuận lợi, có nhiều ý kiến đóng góp giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu Luận văn Xin cảm ơn anh chị, bạn học viên lớp Cao học Lí luận Phương pháp dạy học Khóa 3- Đại học Giáo dục- Đại học Quốc gia Hà Nội có nhiều giúp đỡ, có nhiều ý kiến đóng góp cho tơi q trình học tập nghiên cứu Và tơi muốn cảm ơn thật nhiều gia đình tơi ln ln bên, động viên, khích lệ, giúp đỡ tơi hồn thành tốt thời gian học tập Cuối cùng, xin cảm ơn cán Trung tâm thư viện Đại học Quốc gia Hà Nội, thư viện Đại học Sư phạm Hà Nội nhiệt tình tạo điều kiện cho tơi q trình thu thập tài liệu từ lúc hình thành ý tưởng đến hồn thành Luận văn Hà Nội, tháng 12 năm 2009 Tác giả NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BT BTVL CNTT ĐC ĐHQG GV HS NXB PPDH QĐDH SGK TBDH THPT TN : Bài tập : Bài tập Vật lí : Công nghệ thông tin : Đối chứng : Đại học quốc gia : Giáo viên : Học sinh : Nhà xuất : Phương pháp dạy học : Quan điểm dạy học : Sách giáo khoa : Thiết bị dạy học : Trung học phổ thông : Thực nghiệm MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Tên đề tài……………….……………………………………………… …1 Lí chọn đề tài… Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Đối tượng, khách thể nghiên cứu mẫu khảo sát đề tài .3 Vấn đề nghiên cứ.… Giả thuyết khoa học đề tài Phương pháp nghiên cứu đề tài .4 Đóng góp đề tài .5 10 Cấu trúc Luận văn .5 CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1 Quan điểm đại dạy học………………………………………… 1.2 Phương pháp dạy học tích cực………………………………………….10 1.2.1 Khái niệm……………………………………………………………10 1.2.2 Các đặc trưng bản………………………………………………10 1.3 Tiến trình khoa học giải vấn đề………………………………….12 1.4 Lí luận tập vật lí………………………………………….………13 1.4.1 Định nghĩa tập vật lí……………………………………………13 1.4.2 Tác dụng tập vật lí…………………………………………14 1.4.3 Sử dụng tập vật lí dạy học vật lí………………………15 1.4.4 Phương pháp giải tập vật lí……………………………………19 1.5 Rèn luyện tư cho học sinh dạy học Vật lí……………………24 1.5.1 Tầm quan trọng………………………………………………………24 1.5.2 Rèn luyện thao tác tư duy…………………………………… 25 1.6 Vai trò CNTT việc đổi phương pháp dạy học ………… 26 1.6.1 Đổi phương pháp dạy học theo quan điểm CNTT……… 26 1.6.2 Một số giải pháp nâng cao hiệu sử dụng CNTT trường trung học…………………………………………………………………… 28 1.7 Giới thiệu phần mềm Mathematica……………………………………29 1.7.1 Vài nét Mathematica…………………………………… 29 1.7.2 Các lệnh Mathematica tính tốn số…… 31 1.7.3 Các tính tốn đại số ……………………………………………….34 1.7.4 Các tính tốn giải tích…………………………………………….36 1.7.5 Đồ hoạ Mathematica………………………………………38 1.7.6 Mathematica ngơn ngữ lập trình………………………… 45 CHƢƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP BẰNG PHẦN MỀM MATHEMATICA PHẦN “CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN TRONG ĐIỆN TRƢỜNG” VÀ “CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN TRONG TỪ TRƢỜNG” LỚP 11 NÂNG CAO 2.1 Phân tích nội dung kiến thức phần “Chuyển động hạt mang điện điện trường” “Chuyển động hạt mang điện từ trường”….47 2.1.1 Chuyển động hạt mang điện điện trường đều………47 2.1.2 Chuyển động hạt mang điện từ trường đều………… 48 2.1.3 Sự lệch quĩ đạo hạt mang điện điện trường từ trường……………………………………………………………………… 51 2.2 Nội dung kiến thức chương trình vật lí 11 nâng cao………………66 2.2.1 Vị trí phần “Chuyển động hạt mang điện điện trường” “Chuyển động hạt mang điện từ trường” chương trình Vật lí 11 nâng cao………………………………………… 66 2.2.2 Nội dung kiến thức, kĩ học sinh cần có sau học…… 66 2. Thực trạng dạy học giải tập vật lí phần “Chuyển động hạt mang điện điện trường” “Chuyển động hạt mang điện từ trường” lớp 11 nâng cao…………………………………………………………… 72 2.3.1 Mục đích điều tra……………………………………………………73 2.3.2 Phương pháp điều tra……………………………………………….73 2.3.3 Kết điều tra…………………………………………………… 74 2.4 Xây dựng hệ thống tập phần “Chuyển động hạt mang điện điện trường” “Chuyển động hạt mang điện từ trường”……… 77 2.4.1 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập vật lí……………….……77 2.4.2 Hệ thống tập…………………………………………………… 77 2.5 Hướng dẫn học sinh giải tập phần “Chuyển động hạt mang điện điện trường” “Chuyển động hạt mang điện từ trường” lớp 11 nâng cao có sử dụng phần mềm Mathematica……………………………85 2.5.1 Phương pháp…………………………………………………… 85 2.5.2 Hướng dẫn học sinh …………………………………………… 86 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm…………………… 109 3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm………………………………………109 3.3 Phương pháp thực nghiệm…………………………………………… 109 3.4 Tiến trình thực nghiệm sư phạm……………………………………….110 3.4.1 Thời gian thực nghiệm…………………………………………… 110 3.4.2 Đánh giá kết thực nghiệm……………………………………110 3.4.3 Xử lí kết thống kê toán học ……………………….117 KẾT LUẬN……………………………………………………………… 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………….128 PHỤ LỤC MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Chúng ta sống kỉ XXI, kỉ trí tuệ sáng tạo Đất nước ta bước vào thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa Viễn cảnh sôi động, tươi đẹp, nhiều thách thức đòi hỏi ngành Giáo dục Đào tạo phải có đổi bản, mạnh mẽ, vươn tới ngang tầm với phát triển chung giới khu vực Sự nghiệp giáo dục đào tạo phải góp phần định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, lực sáng tạo cho hệ trẻ Giáo dục cần đào tạo người đáp ứng đòi hỏi thị trường lao động nghề nghiệp sống, có khả hịa nhập cạnh tranh quốc tế, đặc biệt đào tạo người có: lực hành động; tính sáng tạo, động; tính tự lực trách nhiệm; lực cộng tác làm việc; lực giải vấn đề phức hợp; khả học tập suốt đời Chính cần phải đổi phương pháp dạy - học Một định hướng đổi phương pháp giáo dục thực theo định hướng tăng cường sử dụng phương tiện dạy học, thiết bị dạy học, đặc biệt lưu ý đến ứng dụng công nghệ thông tin Theo quan điểm thông tin, học q trình thu nhận thơng tin có định hướng, có tái tạo phát triển thông tin; dạy phát thông tin giúp người học thực trình cách hiệu Để đổi phương pháp dạy học, người ta tìm “phương pháp làm tăng giá trị lượng thông tin, trao đổi thông tin nhanh hơn, nhiều hơn, hiệu hơn” Phát huy vai trò người thầy trình sử dụng cơng nghệ thơng tin khơng thủ tiêu vai trò người thầy mà trái lại phát huy hiệu hoạt động thầy giáo trình dạy học Trong thời gian gần đây, nước ta có nhiều cơng trình nghiên cứu đổi phương pháp dạy học theo quan điểm ứng dụng công nghệ thông tin truyền thông phần mềm hỗ trợ giảng, minh họa lớp với máy chiếu, phần mềm dạy học giúp học sinh học lớp nhà, công nghệ kiểm tra, đánh giá trắc nghiệm máy vi tính, sử dụng Internet, thiết bị đa phương tiện để dạy học Tuy nhiên, việc sử dụng công nghệ thông tin dạy giải tập vật lí với tư cách phương pháp dạy học có tác dụng tích cực tới việc giáo dục phát triển tư học sinh, đồng thời thước đo thực chất, đắn nắm vững kiến thức vật lí, kĩ năng, kĩ xảo họ chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu Trong đó, giới có phần mềm sử dụng cơng cụ mạnh lĩnh vực khoa học kĩ thuật lĩnh vực giáo dục đào tạo nhiều nước sử dụng Mathematica phần mềm Từ lí trên, với mong muốn sử dụng phần mềm Mathematica dạy học tập Vật lí nhằm nâng cao chất lượng dạy học Vật lí trường THPT, tơi chọn đề tài Sử dụng phần mềm Mathematica hướng dẫn học sinh giải tập phần Chuyển động hạt mang điện điện trường từ trường sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao làm đề tài nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đề tài Vận dụng lí luận giải tập Vật lí, soạn thảo hệ thống tập tổ chức hoạt động dạy học với hệ thống tập có sử dụng phần mềm Mathematica thuộc phần “Chuyển động hạt mang điện điện trường” “Chuyển động hạt mang điện từ trường” sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao, góp phần nâng cao chất lượng dạy học Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Để đạt mục tiêu đề ra, xác định đề tài có nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu quan điểm đại dạy học, nghiên cứu sở lí luận giải tập Vật lí, nghiên cứu phần mềm Mathematica - Nghiên cứu nội dung phân phối chương trình kiến thức phần “Chuyển động hạt mang điện điện trường” “Chuyển động hạt mang điện từ trường” tài liệu liên quan nhằm xác định mức độ nội dung kiến thức kĩ học sinh cần nắm vững - Tìm hiểu thực tế dạy học phần “Chuyển động hạt mang điện điện trường” “Chuyển động hạt mang điện từ trường” nhằm phát khó khăn giáo viên học sinh, sai lầm phổ biến học sinh Từ đó, thử đề xuất nguyên nhân khó khăn, sai lầm nêu biện pháp khắc phục - Soạn thảo hệ thống tập có sử dụng phần mềm Mathematica để giải sử dụng hệ thống tập vào việc tổ chức hoạt động dạy học - Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo tiến trình dạy học soạn thảo để đánh giá hiệu với việc đưa phần mềm Mathematica vào dạy học Đối tƣợng, khách thể nghiên cứu đề tài - Khách thể nghiên cứu: Q trình dạy học mơn Vật lí phần Chuyển động hạt mang điện điện trường từ trường giáo viên học sinh lớp 11 nâng cao - Đối tượng nghiên cứu: Phần mềm Mathematica, ứng dụng vào giảng dạy giải tập Vật lí phần Chuyển động hạt mang điện điện trường từ trường lớp 11 nâng cao Vấn đề nghiên cứu Sử dụng phần mềm Mathematica việc dạy giải tập vật lí phần “Chuyển động hạt mang điện điện trường” “Chuyển động hạt mang điện từ trường” lớp 11 nâng cao? Giả thuyết khoa học đề tài Nếu học sinh có kiến thức tin học nắm vững kiến thức vật lí phần “Chuyển động hạt mang điện điện trường” “Chuyển TÀI LIỆU THAM KHẢO Tơn Tích Ái Phương pháp số NXB ĐHQG Hà Nội, 2001 Tôn Tích Ái Phần mềm tốn cho kĩ sư NXB ĐHQG Hà Nội, 2005 Tơn Tích Ái Điện từ NXB ĐHQG Hà Nội, 2003 Lƣơng Duyên Bình – Dƣ Trí Cơng- Nguyễn Hữu Hồ Vật lí đại cương tập 2: Điện-Dao động- Sóng NXB Giáo dục, 1994 Lƣơng Duyên Bình (chủ biên)- Nguyễn Hữu Hồ-Lê Văn Nghĩa- Nguyễn Quang Sính Bài tập Vật lí đại cương tập 2: Điện-Dao động- Sóng NXB Giáo dục, 2003 Hồ Ngọc Đại Tâm lí học dạy học NXB Giáo dục,1993 Vũ Cao Đàm Giáo trình phương pháp luận nghiên cứu khoa học NXB Giáo dục, 2008 Nguyễn Văn Đồng (chủ biên) Phương pháp giảng dạy Vật lí trường phổ thông, tập tập NXB Giáo dục, 1979 Nguyễn Kế Hào Dạy học lấy học sinh làm trung tâm Tạp chí nghiên cứu giáo dục số 6/1994 10.Bùi Quang Hân- Đào Văn Cƣ- Phạm Ngọc Tiến- Nguyễn Thành Tƣơng Giải tốn Vật lí 11 tập 1: Điện từ (dùng cho học sinh lớp chuyên) NXB Giáo dục, 2003 11 TS Nguyễn Thị Phƣơng Hoa Lí luận dạy học đại Hà Nội, 2008 12.Vũ Thanh Khiết- Vũ Quang Tài liệu giáo khoa chuyên Vật lí 11 tập NXB Giáo dục, 1997 13.PGS.TS Vũ Thanh Khiết (chủ biên)- Vũ Đình Túy Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí trung học phổ thông tập 3: Điện học NXB Giáo dục, 2002 14.Vũ Thanh Khiết- Lƣơng Duyên Bình-Bùi Quang Hân-Vũ Quang Bài tập Vật lí 11- Ban KHTN, Ban KHTN-KT NXB Giáo dục, 1996 15.Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên)- Nguyễn Phúc Thuần (chủ biên)Nguyễn Ngọc Hƣng-Vũ Thanh Khiết- Phạm Xuân Quế- Phạm Đình Thiết- Nguyễn Trần Trác Vật lí 11 nâng cao NXB Giáo dục, 2007 16.Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên)- Nguyễn Phúc Thuần (chủ biên)Nguyễn Ngọc Hƣng-Vũ Thanh Khiết- Phạm Xuân Quế- Phạm Đình Thiết- Nguyễn Trần Trác Vật lí 11 nâng cao -Sách giáo viên NXB Giáo dục, 2007 17.Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên)- Nguyễn Phúc Thuần (chủ biên)Nguyễn Ngọc Hƣng-Vũ Thanh Khiết- Phạm Xuân Quế- Phạm Đình Thiết- Nguyễn Trần Trác Bài tập Vật lí 11 nâng cao NXB Giáo dục, 2007 18.Lê Nguyên Long Thử tìm phương pháp dạy học hiệu NXB Giáo dục, 1999 19.Lê Nguyên Long (chủ biên) Giải toán vật lí trung học phổ thơng-Một số phương pháp, 2001 20.Ngô Diệu Nga Bài giảng chuyên đề phương pháp nghiên cứu khoa học dạy học Vật lí, 2005 21.PGS.TS Lê Đức Ngọc Bài giảng Đo lường đánh giá thành học tập giáo dục, Hà Nội 2008 22.Vũ Quang Những phương pháp nhận thức môn Vật lí nhà trường phổ thơng Viện Khoa học giáo dục, tư liệu Vật lí số 2/1997 23.Tống Đình Quỳ Giáo trình xác xuất thống kê NXB Giáo dục, 1999 24.Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế Phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thơng NXB Giáo dục, 1999 25.TS Đinh Thị Kim Thoa Bài giảng tâm lí học dạy học Hà Nội, 2008 26.Phạm Hữu Tịng Phương pháp dạy giải tập Vật lí NXB Giáo dục, 1994 27.Phạm Hữu Tịng Hình thành kiến thức, kĩ năng, phát triển trí tuệ lực sáng tạo cho học sinh dạy học Vật lí NXB Giáo dục, 1999 28.Phạm Hữu Tịng Lí luận dạy học Vật lí trường trung học NXB Giáo dục, 2001 29.Phạm Hữu Tòng- Nguyễn Đức Thâm-Phạm Xuân Quế Tài liệu bồi dưỡng thường xuyên giáo viên trung học phổ thông- Chu kì III (2004-2007) - Mơn Vật lí NXB Đại học sư phạm, 2006 30.Thái Duy Tuyên Những vấn đề giáo dục học đại NXB Giáo dục, 1991 31.PGS.TS Đỗ Hƣơng Trà Bài giảng chuyên đề phương pháp dạy học Vật lí, Hà Nội 2008 32 Muravier.A.V Dạy cho học sinh tự lực nắm vững kiến thức Vật lí (bản dịch) NXB Giáo dục, 1978 33.Piaget.J.V Tâm lí học giáo dục học NXB Giáo dục, 1980 34 V.G.Razumopxki Phát triển lực sáng tạo học sinh dạy học Vật lí (bản dịch) NXB Giáo dục, 1975 35.Bộ giáo dục đào tạo Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực chương trình, sách giáo khoa lớp 11 mơn Vật lí NXB Giáo dục, 2007 ... HỌC GIÁO DỤC LƢƠNG THỊ THANH NHÀN SỬ DỤNG PHẦN MỀM MATHEMATICA HƢỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP PHẦN CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN TRONG ĐIỆN TRƢỜNG VÀ TỪ TRƢỜNG SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÍ 11 NÂNG CAO. .. trường THPT, tơi chọn đề tài Sử dụng phần mềm Mathematica hướng dẫn học sinh giải tập phần Chuyển động hạt mang điện điện trường từ trường sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao làm đề tài nghiên cứu... tập? ??………………………………………………… 77 2.5 Hướng dẫn học sinh giải tập phần “Chuyển động hạt mang điện điện trường? ?? “Chuyển động hạt mang điện từ trường? ?? lớp 11 nâng cao có sử dụng phần mềm Mathematica? ??…………………………85