Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Sử dụng ngôn ngữ matlab lập trình gui vào học môn Toán – Vật lý THPT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của đề tài "Sử dụng ngôn ngữ matlab lập trình Gui vào học môn Toán – Vật lý THPT" nhằm tạo hứng thú cho mọi người đặc biệt các bạn học sinh làm quen với tin học, đặc biệt trong thời kỳ cách mạng công nghiệp 4.0. Phần mềm giúp các em học tốt các môn, Đại số, Hình học, Vật lý…. trong chương trình THPT, đặc biệt trong thi tốt nghiệp THPT.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Sử dụng ngôn ngữ matlab lập trình gui vào học môn Toán – Vật lý THPT

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN Tên sáng kiến SỬ DỤNG NGÔN NGỮ MATLAB LẬP TRÌNH GUI VÀO HỌC MÔN TOÁN – VẬT LÝ THPT Tác giả PHẠM HÙNG CƯỜNG Giáo viên ĐỖ THANH DŨNG Giáo viên PHẠM THỊ OANH Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THPT Bình Minh Ninh Bình, tháng 04 năm 2022 1
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN Kính gửi : Hội đồng sáng kiến Sở GD & ĐT Ninh Bình Tôi (hoặc chúng tôi) ghi tên dưới đây: TT Họ và tên Ngày Nơi công Chức Trình Tỷ lệ tháng năm tác vụ độ (%) sinh chuyên đóng môn góp vào việc tạo ra sáng kiến 1 Phạm Hùng Cường 07/06/198 THPT Bình Giáo Đại học 40 5 Minh viên 2 Đỗ Thanh Dũng 11/10/1985 THPT Bình Giáo Đại học 30 Minh viên 3 Phạm Thị Oanh 22/05/198 THPT Bình Giáo Đại học 30 8 Minh viên 1.Tên sáng kiến, lĩnh vực áp dụng 2
Là tác giả (nhóm tác giả) đề nghị xét công nhận sáng kiến : SỬ DỤNG NGÔN NGỮ MATLAB LẬP TRÌNH GUI VÀO HỌC MÔN TOÁN – VẬT LÝ THPT Lĩnh vức áp dụng: Phương pháp dạy học môn Toán -Vật Lý 2. Nội dung a. Giải pháp cũ thường làm Hiện nay, việc thực hiện chương trình và SGK mới đã góp phần tích cực vào việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hóa HS. SGK đã được thiết kế cho GV dễ dàng tổ chức các hoạt động học tập. Các tình huống có vấn đề, các câu hỏi tìm tòi cũng được đặt ra, mặc dù chưa nhiều nhưng đã mang tính gợi ý giúp cho GV định hướng phương pháp. Khi dự giờ một số GV, chúng tôi thấy phương pháp chủ đạo của đa số GV khi giảng dạy là nêu vấn đề, thuyết trình kết hợp với đàm thoại để làm rõ từng vấn đề, cuối cùng là làm bài tập củng cố. Phương pháp dạy học trên về ưu điểm đã tạo được sự hứng thú cho HS khi bắt đầu bài học bằng cách nêu vấn đề. HS được GV giảng giải kĩ lưỡng từng vấn đề cùng với một số câu hỏi phát vấn cũng phần nào phát huy được tính tích cực của các em trong hoạt động học tập. HS nắm được một số kiến thức cơ bản của bài. Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng những phương pháp như đã nêu trên thì cũng có những hạn chế nhất định như đối với PP thuyết trình, HS sẽ dễ rơi vào tình trạng thụ động, phải cố gắng nghe để hiểu, ghi nhớ và không có cơ hội trình bày ý kiến riêng của mình dẫn đến thói quen thụ động chờ đợi ý kiến giải thích của GV. Hay PP làm việc với SGK thì kiến thức trong SGK chỉ hạn chế trong lượng kiến thức của môn học, chưa đề cập được hết tất cả các kiến thức, tình huống mà HS sẽ gặp trong cuộc sống. Đối với PP đàm thoại, nếu vận dụng không khéo sẽ dễ làm mất thời gian, ảnh hưởng đến kế hoạch lên lớp, biến vấn đáp thành cuộc đối thoại giữa GV và một vài HS, không thu hút toàn lớp tham gia vào hoạt động chung. Nếu câu hỏi đặt ra chỉ đòi hỏi nhớ lại tri thức một cách máy móc thì sẽ làm ảnh hưởng đến sự phát triển tư duy lôgic, tư duy 3
b.Giải pháp mới Môn Toán – Lý là hai môn cơ bản của khoa học tự nhiên, học sinh thường thấy khô khan, khi làm bài tập thường làm trên giấy để giải ra đáp số….. để so sánh đáp án các em cần thêm một máy tính cầm tay, để phục vụ cho việc học không chỉ hai môn Toán – Lý. Phần mềm MATLAB không chỉ làm cho các em ra kết quả chính xác để so sánh với kết quả làm trên giấy, mà con tạo hứng thú cho mọi người đặc biệt các bạn học sinh làm quen với tin học, đặc biệt trong thời kỳ cách mạng công nghiệp 4.0. Phần mềm giúp các em học tốt các môn, Đại số, Hình học, Vật lý…. trong chương trình THPT, đặc biệt trong thi tốt nghiệp THPT ĐIỂM MẠNH CỦA PHẦN MỀM  Phần mềm toán học này hoàn toàn miễn phí và hỗ trợ hiệu quả công việc học tập, giảng dạy và đánh giá  Giao diện dễ dàng sử dụng và khả năng tương tác đầy đủ với nhiều tính năng mạnh mẽ  Phần mềm toán học này hoàn toàn miễn phí và hỗ trợ hiệu quả công việc học tập, giảng dạy và đánh giá  Giao diện dễ dàng sử dụng và khả năng tương tác đầy đủ với nhiều tính năng mạnh mẽ  Cung cấp một cách thú vị để xem và trải nghiệm các môn toán cũng như khoa học  Thích ứng tốt với bất kỳ chương trình học hoặc dự án nào  Được sử dụng bởi hàng triệu người trên khắp thế giới.  Sử dụng công cụ có sẵn trong GUI Matlab để lập trình. Ưu điểm của cách này là dễ thực hiện và các hàm FUNCTION được GUI tự tạo sẵn. Cách này được lập trình từ siêu 4
tệp Mfile bằng các hàm FUNCTION do người lập trình tự viết, nó có ưu điểm là tùy biến cao.  Ở đây với những bài tập đơn giản về giao diện, ta thực hiện cách thứ nhất để lập trình giao diện với nhưng công cụ được hỗ trợ sẵn trong Matlab  Khi thao tác trên giao diện chúng ta không thể thay đổi các hàm trong nó.  Cung cấp một cách thú vị để xem và trải nghiệm các môn toán cũng như khoa học  Thích ứng tốt với bất kỳ chương trình học hoặc dự án nào  Được sử dụng bởi hàng triệu người trên khắp thế giới 3. Cấu tạo, quy trình vận hành mô hình/sản phẩm ( Cách sử dụng ở phần phụ lục ) HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT MATLAB R2019a Bước 1: Vào đường link sau tải phần mềm: http://phanmemnet.com/download- matlabr2019a-full-crack-1-link-google-drive-duy-nhat-huong-dan-chi-tiet/ Bước 2: Chạy file setup.exe và chọn Use a File Installation Key như hình dưới. Sau đó chọn Next… Bước 3: Chọn Yes, chọn Next như hình dưới…. 5
Bước 4: Chọn I have the File… Nhập key 09806-07443-53955-64350- 2175141297 Sau đó chọn Next như hình dưới Bước 5: Chọn Next (để tránh bị lỗi nên để mặc định!) 6
Bước 6: Tại đây bạn có thể chọn những chương trình bạn muốn cài đặt. Nếu không rõ cứ để mặc định nhé. Sau đó chọn Next 7
Bước 7: Tích vào Desktop vào chọn Next Bước 8: Chọn Install như hình dưới. 8
Chọn Finish để kết thúc cài đặt 4. Tính mới, tính sáng tạo của mô hình/sản phẩm Môn Toán – Lý là hai môn cơ bản của khoa học tự nhiên, học sinh thường thấy khô khan, khi làm bài tập thường làm trên giấy để giải ra đáp số….. để so sánh đáp án các em cần thêm một máy tính cầm tay, để phục vụ cho việc học không chỉ hai môn Toán – Lý. Phần mềm NGÔN NGỮ MATLAB LẬP TRÌNH GUI không chỉ làm cho các em ra kết quả chính xác để so sánh với kết quả làm trên giấy, mà con tạo hứng thú cho mọi người đặc biệt các bạn học sinh làm quen với tin học, đặc biệt trong thời kỳ cách mạng công nghiệp 4.0. Phần mềm giúp các em học tốt các môn, Đại số, Hình học, Vật lý…. trong chương trình THPT, đặc biệt trong thi tốt nghiệp THPT 5. Khả năng áp dụng của mô hình/sản phẩm 9
Phần mềm dễ sử dụng, có cả phần tiếng Việt lẫn tiếng Anh, phù hợp các đối tượng từ tiểu học lên đến THPT. Từ học sinh đến Giáo viên, cách sử dụng cũng đơn giản và nhiều ứng dụng trong các môn học đặc biệt trong môn Toán, vốn là môn khó hình dung và khô khan. 6. Hiệu quả của mô hình/sản phẩm 6.1 Hiệu quả Kinh tế Giúp các bạn có thể tự học ở nhà, tăng khả năng tự học đặc biệt trong các dịp nghỉ như :Dịch, nghỉ hè, tết……., tiết kiệm chi phí mua các sách tham khảo. 6.2 Hiệu quả kỹ thuật Phần mềm đơn giản dễ sử dụng, chỉ cần hướng dẫn ban đầu, và chỉ ra lợi ích quan trong của phần mềm thì các bạn học sinh có thể tự học được. 6.3 Hiệu quả xã hội Giúp cho các bạn học sinh, tất cả đối tượng cấp học tiếp cận dần với tin học, từ đó tạo đà cho việc chọn ngành nghề sau khi hoàn thành chương trình THPT XÁC NHẬN CỦA LÃNH ĐẠO Bình Minh, ngày 15 tháng 04 năm 2022 ĐƠN VỊ SƠ SỞ Người nộp đơn (Ký và ghi rõ họ) Phạm Hùng Cường Đỗ Thanh Dũng Phạm Thị Oanh PHỤ LỤC 1 10
GIỚI THIỆU CƠ BẢN VỀ MATLAB VÀ GUI I) Cơ bản về Matlab: 1) Giới thiệu chung về Matlab: Matlab là một công cụ tính toán trong kỹ thuật, đặc biệt là các bài toán về ma trận. Matlab còn cung cấp các toolboxes chuyên dụng để giải quyết những vấn đề cụ thể như xử lý ảnh, xử lý số tín hiệu, neuron, mô phỏng… Matlab cung cấp Image Processing toobox, chuyên về xử lý ảnh. Có thể nói Matlab là một công cụ lợi hại giúp cho việc thực hiện các giải thuật xử lý ảnh nhanh chóng và dễ hiểu. 2) Khởi động Matlab: 2.1) Mở chƣơng trình: -Click vào biểu tượng để mở chương trình. 2.2) Nhập lệnh trong Matlab: - Cửa sổ Command line hiện ra, đây là nơi chúng ta sẽ nhập lệnh và Matlab đưa ra kết quả. - Lệnh sẽ thực hiện ngay và thể hiện kết quả thực thi trên màn hình. Vd: >> 5+3 ans = 8 11
- Trong nhiều trường hợp ta không muốn thể hiện kết quả thì sau khi gõ lệnh phải thêm dấu “;”. 2.3) Sử dụng công cụ giúp đỡ: -Đánh lệnh help ten_lenh để biết được cách sử dụng và công dụng của ten_lenh. Ví dụ: help convert -Nếu không biết chính xác tên lệnh là gì, ta có thể dùng lệnh lookfor. -Ví dụ: lookfor convert sẽ cho ta danh sách các lệnh có từ convert trong phần trợ giúp. 3) Phép toán với vector và ma trận: 3.1) Các toán tử: -Trong Matlab, không cần khai báo biến. Matlab phân biệt biến chữ hoa và thường Ví dụ: A và a là hai biến khác nhau -Các phép toán số học: +,-,*,/,\(chia đảo), ^. -Các toán tử quan hệ :< , , >= , == , ~= -Các toán tử logic : & , | (or) , ~ (not) -Các hằng : pi 3.14159265 i số ảo j tương tự i eps sai số 2-52 inf vô cùng lớn NaN Not a number 12
3.2) Làm việc với vector và ma trận: -Trong Matlab, tất cả các đối tượng đều xem là ma trận. Một chữ số là một ma trận 1*1 . Một vector là ma trận một hàng hay một cột. Ví dụ: >> a=[5 10 2;10 2 4; 2 4 5] a= 5 10 2 10 2 4 2 4 5 -Chỉ số : Phần tử ở hàng i cột j của ma trận có kí hiệu là A(i,j). Tuy nhiên ta cũng có thể tham chiếu tới phần tử của mảng nhờ một chỉ số A(k). Ví dụ: A(6) là tham chiếu của A(3,2). -Toán tử “:” là một toán tử quan trọng, xuất hiện ở nhiều dạng khác nhau Ví dụ: >> 5:10 ans = 5 6 7 8 9 10 >> 1:2:10 ans= 1 3 5 7 9  A(:,j) để trích ra cột thứ j của A  A(i,:) để trích ra hàng thứ i 13
 A(k:l,m:n) trích ra ma trận con của A V(i:j) trích ra một phần vector V Ví dụ: >> A=[2 4 6; 1 3 5; 3 1 4]; >> A(3,:) ans = 3 1 4 -Chuyển vị: Dùng dấu „ để tạo ma trận chuyển vị Ví dụ: >>a=[1 3; 2 4] a= 1 3 2 4 >> a„ ans = 1 2 3 4 -Phép toán số học với ma trận: Cộng, trừ ma trận: >> a=[2 3]; >> b=[1 2]; 14
>> a+b ans = 3 5 Nhân hai ma trận: >> a*b„ ans = 8 >> a.*b ans = 2 6 Chia các thành phần của ma trận này cho một ma trận khác: >> a./b ans = 2.0000 1.5000 Lũy thừa của ma trận: >> a.^2 ans = 4 9 >> c=[1 2; 3 4]; >> c^2 ans = 7 10 15 22 -Ma trận đặc biệt:  zeros(m,n): ma trận toàn 0  eye(n):ma trận đơn vị  ones(m,n): Ma trận toàn 1 15
4) Lập trình trong matlab: 4.1) Biểu thức điều kiện: Gần giống trong C -If, else , elseif. -switch( chỉ thực thi duy nhất một nhóm lệnh) 4.2) Vòng lập: -for, while. 5)Hàm m-file:  Hàm m-file là một chương trình con do chúng ta yêu cầu các đối số ngõ vào và có thể trả về đối số ngõ ra Cú pháp: function[outputArgs]=function_name(inputArgs) -Chú thích(đặt sau dấu %, chú thích sẽ hiện ra khi dùng lệnh help) - Các lệnh. -return; Phải lưu lại với tên giống tên hàm. Ví dụ:Vẽ hàm sau trong khoảng [-10,10] Giải: function f = function1(x) y = 1./ ((x-0.3).^2+0.01)+1./((x-0.9).^2+0.04)-6 ; Lưu lại với tên function1.m >>fplot(„function1‟,[-10,10]); 6)Vẽ hình trong Matlab: -Matlab cung cấp nhiều hàm để biểu diễn đồ thị 2D và 3D. 16
 plot: vẽ đồ thị 2D  plot3: vẽ đồ thị 3D  loglog: vẽ đồ thị các trục là logarit  semilogx, semilogy: vẽ đồ thị với 1 trục là logarit -Sử dụng hàm figure để tạo nhiều cửa sổ hình vẽ Sử dụng lệnh subplot để vẽ nhiều hình trên một cửa sổ -Hàm chú thích hình vẽ:  title: Nhãn hình vẽ  xlabel, ylabel,zlabel: nhãn các trục.  legend: thêm chú thích vào hình vẽ Ví dụ: x= -pi:.1:pi; y= sin(x); >>plot(x,y) xlabel('t = 0 to 2\pi','Fontsize',16) ylabel('sin(t)','Fontsize',16) title('\it{Gia tri cua sin tu zero den 2 pi}','Fontsize',16) II) Matlab GUI: 1) Giới thiệu: 17
Gui-là giao diện bằng hình ảnh của chương trình Gui-bao gồm các nút nhấn, hộp liệt kê, thanh trượt, menu… chúng cung cấp cho người dùng sử dụng một môi trường làm việc thân thiện để họ tập trung vào các ứng dụng của chương trình hơn là đi tìm hiểu cách thức làm việc của chương trình đó.  Để mở công cụ tạo Gui : File  New GUI  Khi lưu giao diện vừa tạo, Matlab sẽ tạo ra hai file có cùng tên nhưng khác phần mở rộng: - File có phần mở rộng .fig chứa nội dung của giao diện - File có phần mở rộng .m chứa những đoạn mã liên quan đến giao diện 18
 Khi thiết kế bất cứ thành phần nào của Gui ta cần thiết lập thuộc tính cho thành phần đó.  Để thiết lập các thuộc tính ta có thể chọn mục “ Property Inspector” trên thanh công cụ hoặc right-click vào đối tượng và chọn mục “Inspector Properties”  Hai thuộc tính quan trọng mà ta cần xác lập là “String Property” và “ Tag Property”. 19
- String property : dòng ký tự xuất hiện trên đối tượng. - Tag property : tên của đối tượng.  Khi click chuột vào 1 đối tượng, Matlab sẽ gọi hàm tương ứng với đối tượng đó. Tên của hàm chính là tên của đối tượng cộng với “_Callback” 2) Các hàm thường được sử dụng trong Gui: Set : Thay đổi giá trị của các thuộc tính của một đối tượng giao diện set(handles.TextBox,‟String‟,str) Get : Truy xuất giá trị của thuộc tính của một đối tượng giao diện get(handles.EditBox,‟String‟)  Ngoài ra còn có các hàm như axes, guide, num2str(), str2num()… PHỤ LỤC 2 THIẾT KẾ GIAO DIỆN (GUI) I. THIẾT KẾ GIAO DIỆN - Nhấn tổ hợp phím Ctrl + S để thực hiện lưu file, sau khi chọn đường dẫn để lưu file (Chú ý không lưu file với các biến đặc biệt hoặc bằng các con số khởi đầu), nhấn save Matlab sẽ tự động tạo ra 2 file gồm một file .m và một 20