Giảng dạy vật lý với sự hỗ trợ của phần mềm mathematica

Bài viết này đề cập đến các ứng dụng của phần mềm Mathematica trong giảng dạy bộ môn Vật lý. Về cơ bản, phần mềm này cung cấp một nền tảng Toán học trên máy tính, cho phép người dạy tập trung đi sâu vào các khái niệm Vật lý thay vì mất thời gian đi qua các bước đại số hay toán học mà người học đã biết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giảng dạy vật lý với sự hỗ trợ của phần mềm mathematicaGIẢNG DẠY VẬT LÝ VỚI SỰ HỖ TRỢCỦA PHẦN MỀM MATHEMATICAHuỳnh Trọng Dương1Võ Thị Hoa2Nguyễn Duy Linh3Tóm tắt: Phần mềm Mathematica là một phần mềm tổ hợp các thao tác tính toánbằng ký hiệu, tính số, xử lý đồ hoạ và lập trình. Trong lĩnh vực giáo dục, việc sử dụngphần mềm trong nghiên cứu, học tập các môn khoa học tự nhiên nói chung và vật lýnói riêng, đã đem lại những thành tựu vô cùng quan trọng. Bài viết này đề cập đến cácứng dụng của phần mềm Mathematica trong giảng dạy bộ môn Vật lý. Về cơ bản, phầnmềm này cung cấp một nền tảng Toán học trên máy tính, cho phép người dạy tập trungđi sâu vào các khái niệm Vật lý thay vì mất thời gian đi qua các bước đại số hay toánhọc mà người học đã biết. Ngoài ra, Mathematica có thể mô phỏng các hiện tượngkhoa học và quá trình xảy ra của hiện tượng đó đi kèm với sự thay đổi các thông sốmột cách tuỳ ý, giúp người học hiểu sâu hơn các hiện tượng khoa học.Từ khoá: Mathematica, Dạy học, Vật lý.1.Mở đầuPhần mềm Mathematica được ra mắt lần đầu tiên vào năm 1988 bởi hãngWolfram Research. Với những tính năng vượt trội, phần mềm đã gây ấn tượng sâu sắcđối với người sử dụng máy tính trong kỹ thuật và các lĩnh vực khác. Đây là một phầnmềm tổ hợp các thao tác tính toán bằng ký hiệu, bằng số, xử lý đồ hoạ và lập trình.Mục đích chính của phần mềm khi hãng Wolfram đưa ra lần đầu tiên là hỗ trợ nghiêncứu cho các ngành khoa học vật lý, công nghệ và toán học. Chỉ một vài năm sau đó,Mathematica trở nên rất quan trọng trong một phạm vi rộng hơn và được sử dụng trongtoàn bộ các ngành khoa học thuộc lĩnh vực tự nhiên cũng như xã hội.Ngày nay, với sự tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực công nghệ thông tin, các phiênbản Mathematica ngày càng hiện đại cùng với sự mở rộng nhiều tính năng ra đời, cácứng dụng của Mathematica được khai thác mạnh mẽ hơn bao giờ hết, nó không chỉđược sử dụng trong các ngành khoa học tự nhiên như vật lý, sinh học, toán học, hóa. TS. Hiệu trưởng, trường ĐHQN. TS. Phòng QLKH& HTQT, trường ĐHQN3. ThS. Phòng Quản trị, trường ĐHQN121huỳnh trọnG DƯƠnG - Võ thỊ hOA - nGuyễn Duy Linhhọc, công nghệ mà còn là một công cụ hỗ trợ đắc lực cho các ngành khoa học xã hộicũng như các lĩnh vực khoa học khác. Phần mềm Mathematica còn được các trườngđại học trên thế giới sử dụng trong việc soạn thảo giáo án, nghiên cứu và hỗ trợ họctập cho sinh viên.Thực tế cho thấy, việc sử dụng phần mềm trong giảng dạy, nghiên cứu, học tậpcác môn học nói chung, đã đem lại những thành tựu vô cùng quan trọng. Với giao diệnthân thiện, Mathematica là công cụ hỗ trợ tích cực cho các hoạt động dạy - học, giúpcho sự tương tác giữa người dạy và người học đạt hiệu quả cao. Bài viết này đề cậpđến các ứng dụng của phần mềm Mathematica trong giảng dạy Vật lý ở bậc đại học.Về cơ bản, phần mềm này cung cấp một nền tảng Toán học trên máy tính, cho phépngười dạy tập trung đi sâu vào các khái niệm Vật lý thay vì mất thời gian đi qua cácbước đại số hay toán học mà học sinh đã biết. Ngoài ra, Mathematica có thể mô phỏngcác hiện tượng khoa học và quá trình xảy ra của hiện tượng đó đi kèm với sự thay đổicác thông số một cách tuỳ ý, từ đó giúp người học hiểu sâu hơn các hiện tượng khoahọc. Bản thân người học, có thể sử dụng phần mềm này như một công cụ hỗ trợ khihọc tập, làm bài tập cũng như nghiên cứu khoa học.2.Nội dung2.1 . Giới thiệu về phần mềm Mathematica*Mathematica là hệ thống các thao tác tính toánMathematica cho phép thực hiện các thao tác tính toán bằng ký hiệu, bằng số vàxử lý đồ họa. Vì vậy Mathematica có khả năng thực hiện các phép tính đại số cũng nhưsố học. Ngoài ra, Mathematica còn cung cấp cho người dùng danh sách các hàm ứngdụng để giải các bài toán giải tích phức tạp như các bài toán tính đạo hàm, tích phân,phương trình vi phân,… một cách nhanh chóng.Đồ hoạ cũng là một trong những thế mạnh của Mathematica, nó hỗ trợ ngườidùng khi cần vẽ các hàm trong không gian hai chiều hoặc ba chiều, tạo dựng biểu đồdựa trên các số liệu ngẫu nhiên, thiết kế hình thể, vật thể tuỳ ý.*Mathematica được sử dụng như một ngôn ngữ lập trìnhGiống như các ngôn ngữ khác như ngôn ngữ C hay Fortran, Mathematica đượcbiết đến như một ngôn ngữ lập trình. Với các hàm cần sử dụng không được dựng sẵn,Mathematica cho phép xây dựng một hàm mới với ngôn ngữ bậc cao và có tính trựcquan một cách nhanh chóng và đơn giản. Mathematica cung cấp ngôn ngữ lập trìnhbậc cao đồng nhất và linh hoạt cho phép người sử dụng tập trung vào các vấn đề chínhvà lược bỏ thời gian dành cho các đoạn mã chương trình dài dòng.*Mathematica cung cấp một hệ thống thư viện hoàn hảo2huỳnh trọnG DƯƠnG - Võ thỊ hOA - nGuyễn Duy LinhViệc khai thác hệ thống thư viện của Mathematica được tiến hành đơn giản bằngcách truy cập vào mục Help. Trong đó chứa một lượng kiến thức toán học khổng lồvới các dẫn giải chi tiết giúp người dùng có thể tự học và làm việc trên Mathematica.Người dùng có thể ...