Đề tài Ứng dụng phần mềm Maple trong dạy học môn Toán

PHẦN MỞ ĐẦU I. BỐI CẢNH CỦA ĐỀ TÀI Hưởng ứng phong trào ứng dụng công nghệ thông tin để nâng cao chất lượng dạy và học. Kể từ năm 2000 tôi đã bắt đầu nghiên cứu về phần mềm MAPLE, ở thời điểm nầy MAPLE đang phát hành với phiên bản 3.0. Sau một thời gian tìm tòi nghiên cứu, tôi đã hoàn thành được quyển sách GIẢI TOÁN TRÊN MÁY VI TÍNH VỚI PHẦN MỀM MAPLE, quyển sách đã được sự ủng hộ rất lớn của giáo viên toán trên cả nước. Từ năm 2007 Bộ giáo dục đã đưa chương trình MAPLE vào trong các đợt tập huấn cho giáo viên các môn Toán, Lý trong các đợt bồi dưỡng thường xuyên nhưng hiệu quả đem lại chưa cao. Lý do là phần mềm MAPLE được các nhà khoa học của Canada viết ra để phục vụ cho công tác nghiên cứu toán học, phần mềm nầy rất mạnh, nó có thể giải quyết hầu hết các vấn đề về toán ở phổ thông và đại học nhưng một trở ngại lớn là mọi sự giao tiếp với phần mềm đều thực hiện qua các câu lệnh bằng tiếng Anh, điều nầy làm cho việc nghiên cứu ứng dụng của giáo viên gặp khó khăn. Trong năm học nầy SGD Bến Tre có mở đợt tập huấn cho giáo viên môn toán THCS và THPT, tôi đã được mời báo cáo về ứng dụng của phần mềm MAPLE trong dạy học môn toán. Tổng kết các nghiên cứu cũng như nhìn lại những khó khăn và thuận lợi trong thời gian qua tôi đã viết nên SKKN nầy nhằm mục đích chia sẻ với các đồng nghiệp đang giảng dạy môn toán một công cụ mạnh, một phương pháp mới trong giảng dạy và học tập môn toán. II. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Lý do tôi chọn đề tài nầy là muốn chia sẻ với các Thầy Cô đang giảng dạy môn toán những nghiên cứu mới, những kinh nghiệm mà tôi đã tích lũy được hơn mười năm qua về việc ứng dụng Maple trong việc dạy học của mình. Qua SKKN nầy hy vọng rằng các Thầy Cô đang giảng dạy toán cấp THPT sẽ được nâng cao hơn nữa khả năng vận dụng Maple vào công tác giảng dạy của mình. Đồng thời qua SKKN nầy cũng giúp cho các Thầy Cô đang giảng dạy các môn toán, lý có thể tự soạn cho mình phần Help bằng tiếng Việt để thay thế cho phần Help của Maple, điều nầy giúp cho việc tra cứu các lệnh, hàm của Maple được dễ dàng hơn. III. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm: - Cung cấp cho người sử dụng danh mục các hàm thông dụng nhất của Maple. - Ứng dụng Maple để soạn giáo án điện tử. - Ứng dụng Maple để soạn đề thi có đáp án. - Giới thiệu phương pháp viết chương trình bằng ngôn ngữ Maple để tạo ra các dạng toán mới, đáp ứng nhu cầu ra đề của giáo viên. - Phương pháp tạo ra phần Help bằng tiếng Việt để dễ dàng tra cứu. Phạm vi của SKKN nầy đề cập đến các vấn đề ứng dụng của Maple để giải quyết một số dạng toán của cấp THPT, đối tượng của SKKN nầy là các Thầy Cô đang giảng dạy toán cấp THPT đã có kiến thức cơ bản về Maple. IV. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - SKKN nầy được viết ra nhằm mục đích chia sẻ với đồng nghiệp đang giảng dạy toán THPT những kinh nghiệm, những nghiên cứu mới trong công việc ứng dụng Maple vào công tác giảng dạy toán của mình. - SKKN nầy được viết ra cũng nhằm mục đích góp phần thực hiện chủ trương ứng dụng công nghệ thông tin để nâng cao chất lượng dạy và học môn toán. - SKKN nầy là một đề tài cùng với tập thể nhà trường nghiên cứu khoa học. Bản thân đã ứng dụng SKKN trong nhiều năm qua và nhận thấy rằng SKKN nầy đã góp phần vào việc đổi mới phương pháp giảng dạy và nâng cao chất lượng dạy và học. V. ĐIỂM MỚI TRONG NGHIÊN CỨU Mục đích của SKKN là giới thiệu các nghiên cứu có tính sáng tạo về phần mềm Maple. Cụ thể viết chương trình để Maple giải tự động các dạng toán cơ bản, cần chú ý rằng Maple chỉ có khả năng cho kết quả khi ta thực hiện một lệnh cụ thể chứ không cho ta một lời giải hoàn chỉnh, điểm sáng tạo của giải pháp là bắt máy tính giải tự động các dạng toán cơ bản trong chương trình toán THPT với lời giải thật chi tiết. Ứng dụng Maple để tạo ra các giáo án điện tử dùng để trình chiếu, đây cũng là một vấn đề có tính sáng tạo, bởi vì từ trước đến nay mọi người đều biết rằng khả năng chủ yếu của Maple là chỉ dùng để tính toán mà thôi. Trình bày phương pháp ứng dụng Maple như một hệ soạn thảo, điều nầy giúp giáo viên có thể làm đáp án cho các đề kiểm tra một cách thật chính xác , bởi vì khi soạn đáp án trong Maple thì có điểm thuận lợi là vừa nhập văn bản vừa có thể tính toán được, khi ta thay đổi số liệu thì kết quả sẽ được thay đổi theo. Một vấn đề khác cũng được đề cập trong giải pháp nầy là phương pháp viết các hàm tự tạo bổ sung vào thư viện các hàm đã có của Maple , điều nầy giúp cho giáo viên có thêm công cụ mạnh để sáng tạo ra các bài toán mới. PHẦN NỘI DUNG A. GIỚI THIỆU NỘI DUNG CỦA SKKN Nội dung của SKKN nầy không đề cập đến những vấn đề cơ bản của Maple như tìm hiểu về giao diện, các lệnh hàm cơ bản, v.v… Các vấn đề nầy các Thầy Cô giảng dạy môn toán có thể tìm thấy trong rất nhiều giáo trình cơ bản về Maple. Mục đích của SKKN nầy là giới thiệu những nghiên cứu mới về Maple có tính sáng tạo mà tôi đã tích lũy được trong thời gian qua. Hy vọng rằng với những nghiên cứu nầy sẽ giúp cho các Thầy Cô đang giảng dạy toán cấp THPT có thêm công cụ mạnh phục vụ cho công tác dạy học của mình. Nội dung của SKKN đề cập đến các vấn đề sau đây: 1. Ứng dụng Maple soạn giáo án điện tử. 2. Ứng dụng Maple soạn đề thi và đáp án. 3. Ứng dụng Maple tạo thư viện các bài toán mẫu. 4. Giới thiệu một số hàm tự tạo. 5. Cách tạo phần Help tiếng Việt. B. CÁC VẤN ĐỀ CHI TIẾT CỦA SKKN Vấn đề 1: Ứng dụng Maple soạn giáo án điện tử. Khi ta dùng Maple để soạn giáo án điện tử để trình chiếu thì sẽ có những ưu điểm và nhược điểm như sau:

MINH HỌA VIỆC SOẠN MỘT GIÁO ÁN ĐIỆN TỬ VỚI PHẦN MỀM MAPLE
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------


-----------------------------------------------------------------------------------------------------------







------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Vấn đề 2: Ứng dụng Maple soạn đề thi và đáp án. Việc soạn đề thi và đáp án môn toán trong Maple có được những thuận lợi như sau:
MINH HỌA VIỆC SOẠN ĐỀ THI VÀ ĐÁP ÁN BẰNG MAPLE









Ghi chú: Với đáp án được soạn trên phần mềm Maple thì rất thuận lợi, khi ta thay đổi giả thiết thì kết quả sẽ được thay đổi theo. Vấn đề 2: Ứng dụng Maple tạo thư viện các bài toán mẫu. Có thể ứng dụng Maple để tạo ra thư viện các bài toán mẫu, với thư viện nầy sẽ rất thuận tiện cho giáo viên khi ra bài tập cho học sinh. Chi cần thay đổi các số liệu của đề bài ta sẽ được một bài toán mới. Với thư viện các bài toán mẫu nầy giúp cho giáo viên ra đề kiểm tra tự luận mà mỗi học sinh đều có các đề toán cùng dạng nhưng với số liệu khác nhau. Dưới đây sẽ minh họa một số dạng toán cơ bản hình giải tích không gian được lập trình bằng ngôn ngữ Maple. ( File thư viện các bài toán mẫu có trên CD )
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Đoạn chương trình viết phương trình mặt cầu ngoại tiếp tứ diện


----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Kết quả của chương trình:

Đoạn chương trình viết phương trình đường vuông góc chung của 2 đường thẳng chéo nhau.




--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Kết quả của chương trình:


------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Các vấn đề cần chú ý khi lập trình giải các bài toán mẫu












-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Vấn đề 4: Giới thiệu một số hàm tự tạo.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Vấn đề 5: Tạo phần Help bằng tiếng Việt Bước 1: Từ giao diện của Maple ta soạn phần hướng dẫn theo một chủ đề nào đó. Ví dụ soạn phần hướng dẫn về lệnh giải phương trình:
Bước 2:
Bước 3: Đặt tên cho chủ đề help la phuong trinh
Bước 4: Cách dùng Từ giao diện của Maple ta chỉ cần thực hiện lệnh: ?phuong trinh ( Enter ) thì phần hướng dẫn về giải phương trình sẽ xuất hiện. PHẦN KẾT LUẬN Năm 2002 tác giả đã có viết quyển sách " Ứng dụng Maple trong giải toán THPT" được nhà xuất bản Đà Nẵng phát hành, quyển sách đã được trường ĐH bách khoa TPHCM dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành kỹ thuật. Bộ giáo dục cũng đã đưa Maple vào chương trình bồi dưỡng cho giáo viên, điều nầy cho thấy Maple là phần mềm mạnh cần được nghiên cứu sâu hơn. Đề tài nầy đã được tác giả báo cáo trong các đợt bồi dưỡng ứng dụng công nghệ thông tin cho giáo viên toán của tỉnh. Giải pháp nầy thể hiện tính mới và sáng tạo trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long, bởi vì như đã nói ở trên chức năng chủ yếu của Maple là tính toán nhưng tác giả đã đầu tư nghiên cứu sau nhiều năm để tìm ra các ứng dụng phù hợp với điều kiện dạy và học môn toán của Việt Nam. SKKN nầy có thể áp dụng cho toàn thể các giáo viên dạy toán THPT, bởi vì điều kiện để áp dụng là hết sức đơn giản: chỉ cần có máy vi tính, cài đặt phần mềm Maple và nắm vững giải pháp nầy. Khi giáo viên nắm vững vấn đề thì có thể triển khai cho học sinh. Trong giai đoạn hiện nay việc ứng dụng công nghệ thông tin vào việc dạy và học mà cụ thể là dạy và học môn toán là việc làm cần thiết. Với SKKN nầy giáo viên có thể ra đề và đáp án một cách hết sức nhanh chóng , khắc phục được các lỗi trong tính toán. Giáo viên có thể ra nhiều bài toán tương tự , điều nầy giúp cho việc kiểm tra , đánh giá học sinh được chính xác và công bằng. Giải pháp cũng giúp cho giáo viên tạo ra các bài giảng điện tử có cấu trúc chặt chẽ . Ngoài ra nếu nắm vững giải pháp nầy giáo viên sẽ có thêm công cụ để làm tốt công tác bồi dưỡng học sinh giỏi. --------------------------------------------------------------------------------------------------- Bến Tre, ngày 5 tháng 3 năm 2010 Giáo viên thực hiện Nguyễn Văn Quí