MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Đổi mới phƣơng pháp dạy học, ứng dụng công nghệ dạy học hiện đại theo hƣớng chủ động, tích cực hóa hoạt động của học sinh là một trong những hƣớng đã đƣợc xác định rõ, nhằm nâng cao chất lƣợng dạy học hiện nay. Điều này đã đƣợc xác định trong Nghị quyết Trung ƣơng 4 Khóa VII (1 -1993), Nghị quyết Trung ƣơng 2 Khóa VIII (12 - 1996), đƣợc thể chế tại Khoản 2, Điều 24, Luật Giáo dục (2005): “Phƣơng pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dƣỡng phƣơng pháp tự học, rèn luyện kĩ năng 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 bài tập vật lí phổ thông là một trong những học phần bắt buộc trong chƣơng trình đào tạo sinh viên các trƣờng sƣ phạm.
Hiện nay, sách tham khảo cho giáo viên và học sinh phổ thông về các bài tập vật lí rất nhiều, nhƣng sách hƣớng dẫn giáo viên dạy cho học sinh kĩ năng phân tích hiện tƣợng vật lí để giải quyết các bài tập vật lí trong chƣơng trình vật lí phổ thông còn rất 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 đi đế n kế t quả mô ̣t cách chiń h xác là mô ̣t viê ̣c rấ t cầ n thiế t. Nó không những giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng suy luâ ̣n logic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch. Với cƣơng vi ̣ là một giáo viên dạy môn vật lí ở trƣờng Trung học phổ thông tôi rấ t quan tâm đế n vấ n đề này.
Để nghiên cứu, khảo sát các quá trình vật lí, xử lí các bài toán vật lí đòi hỏi phải tính toán các phép toán rất phức tạp, tốn nhiều thời gian và công sức. Vì vậy, việc đƣa máy tính vào để nghiên cứu các quá trình tính toán trong vật lí và sử dụng các công cụ tính toán sẽ giúp cho việc xử lí các bài toán vật lí đƣợc nhanh chóng và thuận lợi. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Để làm điều này, ngôn ngữ lập trình giải tích Mathematica nổi lên với ƣu điểm vƣợt trội về giao diện thân thiện, về khả năng đồ thị siêu việt và khả năng xử lí số liệu nhanh đã trở thành một công cụ đắc lực cho các nhà khoa học, các kỹ sƣ, các chuyên gia sinh học, giáo viên, các nhà tài chính,… Đó cũng chính là một trong các lí do để giúp tôi 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” 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu và sử dụng phần mềm Mathematica hỗ trợ giải một số bài 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 các quan điểm hiện đại về dạy học, nghiên cứu cơ sở lí luận về giải bài tập vật lí, nghiên cứu phần mềm toán học Mathematica. - Nghiên cứu nội dung chƣơng trình các kiến thức Chƣơng Động lực học vật rắn và các tài liệu liên quan nhằm xác định đƣợc mức độ nội dung các kỹ năng mà học sinh cần nắm vững. - Tìm hiểu thực tế giảng dạy kiến thức Chƣơng Động lực học vật rắn ở trƣờng Trung học phổ thông nói chung và trƣờng Trung học phổ thông Lý Tử Tấn – Hà Nội nói riêng. - Đƣa ra một số bài tập Chƣơng Động lực học vật rắn có sự hỗ trợ của phần mềm toán học Mathematica.
Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu là lí thuyết và bài tập Chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12 nâng cao. - Đối tƣợng nghiên cứu là ngôn ngữ lập trình Mathematica. Giả thuyết khoa học Nếu học sinh có kiến thức cơ bản về tin học và kiến thức vật lí Động lực học vật rắn sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao, giáo viên dạy bài tập vật lí 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com cho học sinh bằng cách khai thác và sử dụng phần mềm toán học Mathematica một cách hợp lí thì sẽ góp phần nâng cao tính chủ động sáng tạo và hứng thú học tập cho học sinh. Mathematica trợ giúp cho giáo viên trong quá trình chuẩn bị bài giảng và giúp cho giáo viên có thể mô phỏng các hiện tƣợng vật lí tạo điều kiện cho học sinh hiểu sâu sắc bài học và tăng khả năng tìm tòi bản chất vật lí của các hiện tƣợng tự nhiên cho học sinh.
Phƣơng pháp nghiên cứu Luận văn có sử dụng một số phƣơng pháp nghiên cứu sau: - Phƣơng pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu cơ sở lí luận về giải bài tập vật lí. Nghiên cứu tài liệu về phần mềm toán học Mathematica. Nghiên cứu chƣơng trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, xác định mức độ nội dung các kiến thức mà học sinh cần nắm vững. - Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn: Nghiên cứu quá trình dạy học trong trƣờng nói chung và trƣờng Trung học phổ thông Lý Tử Tấn nói riêng thông qua hoạt động: giảng dạy, dự giờ, thảo luận với các đồng nghiệp và đánh giá học sinh.
Từ đó đánh giá tình hình dạy học phần Động lực học vật rắn của học sinh trung học phổ thông. Giới hạn nghiên cứu Trong đề tài này tôi tập trung nghiên cứu việc sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào việc giảng dạy Chƣơng Động lực học vật rắn sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao nhằm nâng cao tính chủ động sáng tạo và hứng thú học tập cho học sinh chất lƣợng dạy học. Cấu trúc luận văn Luận văn đƣợc cấu trúc gồm 3 chƣơng: Chƣơng 1: Cơ sở lí luận của đề tài. Chƣơng 2: Sử dụng phần mềm toán học Mathematica hỗ trợ giảng dạy Chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12 nâng cao.
Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1. Những vấn đề lí luận dạy học hiện đại 1. Quan điểm về dạy học hiện đại Mục tiêu giáo dục trong thời đại mới là không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ những kiến thức, kỹ năng có sẵn cho học sinh mà điều đặc biệt quan trọng là phải bồi dƣỡng cho họ năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề, để từ đó có thể sáng tạo ra những tri thức mới, phƣơng pháp mới, cách giải quyết vấn đề mới, góp phần làm giàu thêm nền kiến thức của nhân loại.
Vì vậy việc dạy học nói chung và dạy học vật lí nói riêng cần phải đổi mới mạnh mẽ về nội dung và phƣơng pháp, nhất là đổi mới phƣơng pháp dạy và học sao cho vai trò tự chủ của học sinh trong hoạt động xây dựng kiến thức ngày một nâng cao, để từ đó năng lực sáng tạo của họ đƣợc bộc lộ và ngày càng phát triển. Để đạt đƣợc điều đó, trong quá trình dạy học ở trƣờng phổ thông cần phải tổ chức sao cho học sinh đƣợc tham gia vào quá trình hoạt động nhận thức phỏng theo hoạt động của các nhà khoa học, qua đó ngoài việc có thể giúp học sinh trang bị kiến thức cho mình, đồng thời còn cho họ đƣợc tập luyện hoạt động sáng tạo khoa học, rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề để sau này họ đáp ứng đƣợc những đòi hỏi cao trong thời kỳ mới. Phương pháp dạy học tích cực Phƣơng pháp dạy học tích cực là một thuật ngữ rút gọn, đƣợc dùng ở nhiều nƣớc để chỉ những phƣơng pháp giáo dục, dạy học theo hƣớng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của ngƣời học. Phƣơng pháp dạy học tích cực hƣớng tới việc hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của ngƣời học, nghĩa là tập trung vào phát huy tính tích cực của ngƣời học chứ không phải là tập trung vào phát huy tính tích cực của ngƣời dạy, tuy nhiên để dạy học theo phƣơng pháp tích cực thì giáo viên phải nỗ lực nhiều so với dạy theo phƣơng pháp thụ động.
Đặc trƣng của phƣơng pháp dạy học tích cực bao gồm: 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Dạy học thông qua tổ chức các hoạt động học tập của học sinh Trong phƣơng pháp này, học sinh vừa là đối tƣợng của hoạt động dạy, vừa là chủ thể của hoạt động dạy. Học sinh tự mình đƣợc tham gia vào các hoạt động do giáo viên tổ chức, chỉ đạo, từ đó rút ra kiến thức cần chiếm lĩnh. Học sinh đƣợc hòa mình vào các tình huống trong thực tế, đƣợc quan sát, thảo luận, làm thí nghiệm, giải quyết vấn đề đặt ra cách suy nghĩ của mình mà không chịu sự áp đặt của giáo viên. Thông qua đó, học sinh phát huy đƣợc tính chủ động, sáng tạo của bản thân.
- Dạy và học chú trọng rèn luyện phƣơng pháp tự học Xã hội không ngừng phát triển từng ngày, từng giờ, trong khi đó những kiến thức và kỹ năng đƣa vào chƣơng trình phổ thông tuy đã đƣợc chọn lọc cẩn thận nhƣng không tránh khỏi tình trạng một số sẽ trở thành lạc hậu và thiếu hụt so với yêu cầu của cuộc sống. Trong nhà trƣờng, chúng ta chỉ dạy cho học sinh những nguyên tắc đại cƣơng; trong khi thực tế sẽ có vô vàn tình huống phong phú, đa dạng. Thực tế đó đòi hỏi phải rèn luyện cho ngƣời học phƣơng pháp, kỹ năng, thói quen, ý chí tự học sẽ tạo cho họ lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có trong mỗi con ngƣời, kết quả học tập sẽ đƣợc nhân lên gấp bội. Việc rèn luyện cho học sinh khả năng tự học còn là một biện pháp giúp ta giải quyết một khó khăn rất lớn là: mâu thuẫn giữa một bên là những yêu cầu cao về việc bồi dƣỡng kiến thức và kỹ năng và một bên là sự hạn hẹp của thời gian dành cho mỗi môn học.
Giáo viên phải tính toán cân đối giữa nội dung dạy học trên lớp và nội dung dành cho học sinh tự tìm hiểu ở nhà. - Tăng cƣờng học tập cá thể, phối hợp với học tập hợp tác Trong một lớp học mà trình độ kiến thức, tƣ duy của học sinh không thể đồng đều tuyệt đối thì khi áp dụng phƣơng pháp tích cực buộc phải chấp nhận sự phân hóa về cƣờng độ, tiến độ hoàn thành nhiệm vụ học tập, nhất là khi bài học đƣợc thiết kế thành một chuỗi công tác độc lập.