Sử dụng ngôn ngữ lập trình mathematica để giải một số bài toán về phần phản ứng hạt nhân trong chương trình sách giáo khoa vật lý lớp 12 ban cơ bản.

Đại học Quốc gia Hà Nội

Đại Học Giáo Dục

TRẦN MINH TÚ

SỬ DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH MATHEMATICA ĐỂ GIẢI

MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ PHẦN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN TRONG

CHƢƠNG TRÌNH SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ LỚP 12 BAN CƠ BẢN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

Hà nội – 2010

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRẦN MINH TÚ

SỬ DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH MATHEMATICA ĐỂ GIẢI

MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ PHẦN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN TRONG

CHƢƠNG TRÌNH SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ LỚP 12 BAN CƠ BẢN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ

Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học

(Bộ môn Vật lý)

Mã số: 60 14 10

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Bùi Văn Loát

Hà Nội – 2010

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, Tác giả xin trân trọng cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo

trong Trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã nhiệt tình

giảng dạy truyền thụ cho tác giả về những kiến thức quý báu về PPDH và hết

lòng giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.

Tác giả xin được bày tỏ lòng lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới

PGS.TS Bùi Văn Loát, người thầy đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn và động

viên khích lệ tác giả trong suốt quá trình học tập và làm luận văn.

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Trung học Cơ sở

Trương Hán Siêu thành Phố Ninh Bình đã động viên tạo mọi điều kiện cho tác giả

được đi học cũng như trong quá trình thực hiện đề tài.

Tác giả bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bè bạn và các bạn học

viên khóa 3, khóa 4 Cao học Lý luận và Phương pháp Dạy học trường Đại

học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã động viên, giúp đỡ tác giả trong

suốt quá trình học tập và có nhiều ý kiến quý báu giúp tác giả hoàn thành luận

văn tốt nghiệp.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng luận văn chắc chắn không thể tránh

được những thiếu sót, tác giả mong nhận được những sự chỉ bảo, góp ý của

các Thầy, Cô giáo và các bạn.

Hà Nội, ngày 02 tháng 12 năm 2010

Tác giả

Trần Minh Tú

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BTVL : Bài tập vật lý

CNTT : Công nghệ thông tin

CCGD : Cải cách giáo dục

ĐHQGHN : Đại học Quốc gia Hà Nội

GV : Giáo viên

HS : Học sinh

MTDT : Máy tính điện tử

PPDH : Phương pháp dạy học

SGK : Sách giáo khoa

THPT : Trung học phổ thông

TNSP : Thực nghiệm sư phạm

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU Trang

1. Lý do chọn đề tài..................................................................................... 1

2. Mục đích nghiên cứu............................................................................... 3

3. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................. 3

4. Nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................................. 3

5. Phạm vi nghiên cứu................................................................................. 4

6. Giả thuyết khoa học ................................................................................ 4

7. Phương pháp nghiên cứu......................................................................... 4

8. Đóng góp của đề tài................................................................................. 5

9. Cấu trúc Luận văn ................................................................................... 5

Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỂ TÀI.......................................... 6

1.1. Khái quát chung và nhiệm vụ của quá trình dạy học........................... 6

1.1.1. Khái quá chung ................................................................................. 6

1.1.2. Nhiệm vụ của quá trình dạy học ....................................................... 7

1.2. Mục đích đổi mới phương pháp dạy học ............................................. 7

1.2.1. Phương pháp dạy học........................................................................ 7

1.2.2. Mối quan hệ giữa mục tiêu, nội dung, phương pháp ....................... 8

1.2.3. Thực trạng của việc dạy và học hiện nay.......................................... 9

1.2.4. Sự cần thiết phải đổi mới phương pháp dạy học............................... 9

1.3. Định hướng đổi mới ............................................................................. 9

1.4. Dạy học tích cực................................................................................... 10

1.4.1. Quan điểm về phương pháp dạy học tích cực................................... 10

1.4.2. Phương pháp dạy học tích cực .......................................................... 11

1.4.3. Những dấu hiệu cơ bản của PPDHTC ............................................. 11

1.5. Một số vấn đề về phƣơng pháp dạy học Vật lí ............................... 15

1.5.1. Đối tượng của phương pháp dạy học Vật lí...................................... 15

1.5.2. Nhiệm vụ của phương pháp dạy học Vật lí ...................................... 15

1.5.3. Tính đặc thù của phương pháp dạy học Vật lí – Phương pháp

nhận thức Vật lí........................................................................................... 15

1.6. Xu hƣớng đổi mới PPDH Vật lí ........................................................ 16

1.6.1. Xác định nhu cầu, phong cách học môn Vật lí của học sinh ....... 17

1.6.2. Xây dựng hệ thống mục tiêu dạy học môn Vật lí ............................. 17

1.6.3. Xác định yêu cầu về nội dung bài dạy học môn Vật lí .....................

18

1.7. Lí luận về bài tập vật lý........................................................................ 20

1.7.1. Lí luận về bài tập Vật lí ........................................................................................ 20

1.7.2. Sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học Vật lí. Những yêu cầu chung trong

dạy học về bài tập Vật lí ................................................................................................. 22

1.7.3. Lựa chọn bài tập Vật lí...................................................................... 23

1.8. Ứng dụng CNTT trong dạy học Vật lí................................................. 24

1.8.1. Giáo dục và công nghệ..................................................................... 24

1.8.2. Vai trò của CNTT trong dạy học Vật lí........................................... 25

1.8.3. Khai thác và sử dụng một số phần mềm để dạy học môn Vật lí.... 26

1.8.4. Ưu điểm và hạn chế của việc ứng dụng CNTT trong dạy học

Vật lí............................................................................................................ 27

1.9. Mục đích giảng dạy một số phản ứng hạt nhân cho học sinh phổ

thông với sự hỗ trợ của phần mền toán học Mathematica .......................... 28

1.9.1. Kết hợp phương pháp dạy học tích cực với phần mềm toán học

Mathematica trong giảng dạy phần phản ứng hạt nhân .............................. 28

1.9.2. Các bước kết hợp hiệu quả giữa phương pháp dạy học tích cực

với phần mềm toán học Mathematica trong giảng dạy phần phản ứng

hạt nhân ....................................................................................................... 29

Kết luận chương 1 ....................................................................................... 30

Chƣơng 2: NHỮNG NÉT CƠ BẢN VỀ PHẦN MỀM TOÁN

HỌC MATHEMATICA. PHÂN TÍCH MỘT SỐ DẠNG BÀI

TẬP VỀ PHẦN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN............................................. 31

2.1. Quá trình hình thành và phát triển của Mathematica........................... 31

2.2. Mathematica là hệ thống thực hiện các phép tính................................ 31

2.2.1. Các tính toán bằng số ........................................................................ 32

2.2.2. Phép tính bằng ký hiệu.................. 32

2.2.3. Vẽ đồ thị............................................................................................ 33

2.3. Mathematica là ngôn ngữ lập trình ...................................................... 34

2.4. Mathematica là hệ thống biểu diễn kiến thức toán học ....................... 35

2.5. Mathematica là môi trường tính toán................................................... 35

2.6. Các lệnh trong Mathematica ................................................................ 36

2.7. Các lệnh cơ bản của Mathematica trong tính toán bằng số ................. 37

2.7.1. Các toán tử số học ............................................................................ 37

2.7.2. Các toán tử logic ............................................................................... 37

2.7.3. Các thuật toán trong Mathematica .................................................... 38

2.7.4. Các hàm cơ bản ................................................................................ 39

2.8. Đồ họa trong Mathematica................................................................... 40

2.8.1. Đồ thị hàm một biến.......................................................................... 40

2.8.2. Đồ thị hàm hai biến ba chiều ............................................................ 42

2.8.3.Cấu trúc đồ thị.................................................................................... 45

2.9. Phân tích một số dạng bài tập về phần phản ứng hạt nhân.................. 46

2.9.1. Các dạng toán.................................................................................... 46

2.9.2. Cơ sở lí thuyết về phản ứng hạt nhân................................................ 47

2.9.3. Động học phản ứng hạt nhân ............................................................ 49

Kết luận chương 2 ....................................................................................... 54

Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM................................................ 55

3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ............................... 55

3.2. Đối tượng và phương thức thực nghiệm sư phạm ............................... 55

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm ....................................................... 55

3.2.2. Phương thức thực nghiệm sư phạm .................................................. 55

3.3. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm........................... 56

3.3.1. Phân tích định tính diễn biến các giờ học trong quá trình TNSP ..... 56

3.3.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm của các lớp TN và ĐC ..................... 58

Kết luận chương 3 ....................................................................................... 68

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ........................................................... 70

1. Kết luận ................................................................................................... 70

2. Khuyến nghị............................................................................................ 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 72

PHỤ LỤC

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, Tin học đã phát triểt rất mạnh đã tạo nên

cuộc cách mạng trong mọi lĩnh vực hoạt động kinh tế chính trị xã hội... Xác

định tầm quan trọng của Tin học, ngày 17-10-2000, Bộ chính trị đã ra chỉ thị

58-CT/TW về đẩy mạnh và phát triển công nghệ thông tin phục vụ sự nghiệp

công nghiệ hoá, hiện đại hoá đất nước

Trong công tác đào tạo, Tin học ảnh hưởng rất mạnh mẽ Tin học hoá

công tác giảng dạy phát triển theo hướng làm tăng hàm lượng trí tuệ hiệu quả

đạt được gắn liền với quá trình cả tiến tổ chức, quản lý công tác giảng dạy.

Tin học hoá công tác giảng dạy không chỉ tiến hành xây dựng một kết cấu hạ

tầng thông tin mà còn gắn liền với việc cải tiến phương thức, hình thức, nội

dung giảng dạy, đẩy mạnh việc phát triển và ứng dụng công nghệ thông tin

một cách hiệu quả

Nghị quyết hội nghị lần thứ IV Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng

sản Việt Nam khoá VII đã chỉ rõ: Cần phải “đổi mới phương pháp dạy và học

ở tất cả các các cấp học, bậc học,... áp dụng những phương pháp giáo dục hiện

đại bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn

đề?”

Đổi mới phương pháp dạy học không chỉ cung cấp kiến thức mà còn

phải xây dựng năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh đồng

thời còn phải rèn luyện cho học sinh phương pháp nghiên cứu khoa học nói

chung và Vật lý học nói riêng. Tuy nhiên, phương pháp dạy học các bộ môn

khoa học tự nhiên nói chung và bộ môn Vật lý nói riêng ở trường phổ thông

vẫn mang nặng tính chất thông báo, tái hiện. Học sinh ít được tạo điều kiện

bồi dưỡng các phương pháp nhận thức, rèn luyện và tư duy khoa học, phát

triển năng lực giải quyết vấn đề