Khóa luận tốt nghiệp đại học: Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học chương “Dao Động Cơ” vật lý 12 THPT với sự hỗ trợ của phần mềm Mathematica

Trong bối cảnh vật lý hiện đại đòi hỏi xử lý các phép toán phức tạp, tốn kém thời gian, việc ứng dụng máy tính và các công cụ tính toán trở nên thiết yếu. Phần mềm Mathematica được công nhận là một hệ thống toán học mạnh mẽ, có khả năng thực hiện tính toán ký hiệu, số học, đồ họa và lập trình tinh vi. Với mục đích hỗ trợ giáo viên phổ thông trong việc soạn giảng điện tử và nâng cao hiệu quả nhận thức cho học sinh, đề tài này tập trung vào việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong chương “Dao Động Cơ” Vật lý 12 THPT, sử dụng sự hỗ trợ của phần mềm Mathematica.

Giáo viên Vật lý cấp THPT, sinh viên sư phạm Vật lý, và các nhà nghiên cứu quan tâm đến ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục khoa học.

Khóa luận này nghiên cứu việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh khi giảng dạy chương “Dao Động Cơ” Vật lý 12 THPT, với sự hỗ trợ của phần mềm Mathematica. Mục tiêu chính là xây dựng các mô hình, đồ thị, và soạn thảo giáo án sử dụng Mathematica để nâng cao hiệu quả dạy học. Các nhiệm vụ nghiên cứu bao gồm việc tìm hiểu phương pháp dạy học tích cực, nghiên cứu sâu về phần mềm toán học Mathematica, phân tích nội dung các kiến thức chương “Dao động cơ”, và tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả. Giả thiết khoa học đặt ra là việc tích hợp Mathematica sẽ cải thiện chất lượng giờ học vật lý ở trường phổ thông. Nội dung nghiên cứu trình bày tổng quan về phần mềm Mathematica, nhấn mạnh khả năng tính toán, xử lý đồ họa và mô phỏng hiện tượng vật lý của nó, cùng với thực trạng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học vật lý THPT. Phần trọng tâm là ứng dụng cụ thể Mathematica để mô phỏng con lắc đơn, biểu diễn đồ thị dao động, vận tốc, gia tốc, và nghiên cứu dao động tắt dần, giúp học sinh đào sâu bản chất vật lý. Thực nghiệm sư phạm được tiến hành với học sinh khối 12 tại Trường THPT Huỳnh Thúc Kháng. Kết quả định tính cho thấy học sinh hứng thú, tích cực hơn trong học tập khi có sự hỗ trợ của Mathematica. Kết quả định lượng thông qua kiểm tra đánh giá cho thấy điểm trung bình của nhóm thực nghiệm cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng, với tỷ lệ học sinh đạt loại khá, giỏi cao hơn và tỷ lệ yếu, kém thấp hơn. Điều này khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc sử dụng Mathematica trong việc kích thích tư duy, tính tích cực giải quyết vấn đề và nâng cao chất lượng nhận thức của học sinh. Đề tài cũng đề xuất các kiến nghị về tăng cường cơ sở vật chất, đào tạo giáo viên và mở rộng phạm vi ứng dụng phần mềm này trong các chương khác của chương trình Vật lý THPT.