Biên soạn phần mềm – Soạn thảo nhanh bài tập vật lí 11

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA SƯ PHẠM BỘ MÔN VẬT LÍ VĂN THÀNH TRỌNG LỚP DH5L KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC SƯ PHẠM BIÊN SOẠN PHẦN MỀM – SOẠN THẢO NHANH BÀI TẬP VẬT LÍ 11 (Phần: Điện Từ Học & Quang Hình Học) Giáo viên hướng dẫn: ThS. GIANG VĂN PHÚC Long Xuyên, tháng 5 năm 2008 Lời Cảm Ơn Trong thời gian thực hiện đề tài tôi đã học hỏi được rất nhiều điều bổ ích từ thầy hướng dẫn, các đồng sự. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Giang Văn Phúc trên cương vị là người hướng dẫn đề tài. Thầy đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong Tổ Bộ Môn Vật Lí trường Đại Học An Giang; trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu; trường THPT Mỹ Thới và các bạn sinh viên khoa Sư Phạm Vật Lí trường Đại Học An Giang đã đóng góp ý kiến và những kinh nghiệm quý báo cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài này. MỤC LỤC Phần Mở Đầu ...................................................................................................................1 I. Lý do chọn đề tài ............................................................................................................1 II. Khách thể và đối tượng nghiên cứu ............................................................................2 1. Khách thể nghiên cứu .............................................................................................2 2. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................................2 III. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu..................................................................................2 1. Mục tiêu nghiên cứu ...............................................................................................2 2. Nhiệm vụ nghiên cứu..............................................................................................2 IV. Giả thuyết khoa học ....................................................................................................2 V. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................2 VI. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................................3 VII. Đóng góp của đề tài....................................................................................................3 VIII. Cấu trúc khóa luận...................................................................................................3 Phần II : Nội Dung Nghiên Cứu .......................................................................................5 Chương 1: Cơ Sở Lý Luận ................................................................................................5 I. Vai trò và phân loại bài tập định lượng Vật Lí ..........................................................5 1. Vai trò của bài tập trong việc giảng dạy Vật Lí ở trường phổ thông......................5 1.1 Vai trò của bài tập Vật Lí đối với học sinh..................................................5 1.2. Sự cần thiết của bài tập đối với giáo viên ...................................................5 2. Phân loại bài tập định lượng Vật Lí ........................................................................6 2.1. Bài tập định lượng......................................................................................6 2.2. Bài tập tập dượt..........................................................................................6 2.2.1. Chương: Từ trường .........................................................................6 2.2.2. Chương: Cảm ứng điện từ...............................................................7 2.2.3. Chương: Khúc xạ ánh sáng.............................................................7 2.2.4. Chương: Mắt và các dụng cụ quang học.........................................8 2.3. Bài tập tổng hợp ........................................................................................9 2.3.1. Chương: Từ trường .........................................................................9 2.3.2. Chương: Cảm ứng điện từ.............................................................10 2.3.3. Chương: Khúc xạ ánh sáng...........................................................12 2.3.4. Chương: Mắt và các dụng cụ quang học.......................................12 II. Visual Basic, một cái nhìn tổng thể. Thiết kế chương trình Visual Basic..........16 1. Cài đặt Visual Basic .............................................................................................17 2. Khởi động Visual Basic .......................................................................................17 3. Cửa sổ làm việc của Visual Basic khi chọn Standard.exe ....................................18 3.1. Title bar (thanh tiêu đề).............................................................................18 3.2. Menu bar (thanh menu).............................................................................18 3.3. Thanh công cụ (Toolbar) ..........................................................................19 3.4. Hộp công cụ (Toolbox) .........................................................................20 3.5. Cửa sổ thuộc tính .....................................................................................21 3.6. Form Layout Windows .............................................................................25 3.7. Project Explorer Windows ........................................................................26 III. Thiết kế chương trình Visual Basic ......................................................................26 1. Thiết kế chương trình............................................................................................26 2. Thiết kế giao diện ................................................................................................26 3. Viết code cho chương trình .................................................................................28 3.1 Biến, kiểu và cách khai báo .......................................................................30 3.1.1. Biến ...............................................................................................30 3.1.2. Một số kiểu biến được sử dụng trong đề tài..................................30 3.1.3. Cách khai báo các biến .................................................................30 3.2. Các phép toán trong Visual Basic đã được sử dụng trong đề tài ..............30 3.2.1 Các toán tử trong Visual Basic ......................................................30 3.2.2. Thứ tự ưu tiên trong các phép toán ...............................................30 3.2.3. Toán tử gán:a = b ..........................................................................30 3.2.4. Toán tử quan hệ ............................................................................31 3.2.5. Toán tử logic .................................................................................31 3.3. Cấu trúc điều khiển của Visual Basic được sử dụng trong đề tài ............31 3.4. Một số lệnh của Visual Basic được sử dụng trong đề tài..........................31 3.4.1. Lệnh End.......................................................................................31 3.4.2. Lệnh Exit Sub ...............................................................................31 3.4.3. Lệnh Beep .....................................................................................31 3.4.4. Lệnh Load .....................................................................................32 3.5. Một số hàm của Visual Basic được sử dụng trong đề tài..........................32 3.5.1. Hàm Abs (Number).......................................................................32 3.5.2. Hàm Sin (Number As Double) .....................................................32 3.5.3. Hàm Cos (Number As Double) ....................................................32 3.5.4. Hàm Tan (Number As Double).....................................................32 3.5.5. Hàm Atn (Number As Double).....................................................32 3.5.6. Hàm Sqr (Number) .......................................................................32 3.5.7. Hàm Exp (Number).......................................................................32 3.5.8. Hàm Val (String)..........................................................................32 IV. Ví dụ: Chương Trình Giải Phương Trình Bậc Nhất 0ax b+ = ..................................32 1. Thiết kế giao diên..................................................................................................32 2. Viết code cho chương trình ..................................................................................34 Chương 2: Sử dụng Visual Basic để hỗ trợ giải một số các bài tập tiêu biểu Vật Lí 11 (Phần: Điện Từ Học & Quang Hình Học)........................................37 I. Chuẩn bị ........................................................................................................37 1. Soạn thảo một số bài tập định lượng tiêu biểu của Vật Lí 11 (Phần: Điện Từ Học & Quang Hình Học)....................................................37 2. Chuyển các bài tập nói trên sang File hình (.jpg)...............................37 2.1. Chuyển tất cả các bài tập đã soạn bằng file Word sang file PDF. Bằng cách sử dụng chương trình Foxit Reader 2.2. .............37 2.2. Chuyển tất cả các bài tập từ file PDF sang File hình (.jpg). Bằng cách sử dụng chương trình Corel PHOTO-PAINT X3 ........37 II. Thiết kế giao diện ........................................................................................................38 III. Viết Code cho từng đối tượng trong chương trình.............................................42 1. Code của Combo1.......................................................................................42 2. Code của Combo2.......................................................................................45 3. Code của Combo (Bài Tập) ........................................................................48 4. Code của Image ..........................................................................................49 5. Code của nút Giải .......................................................................................49 6. Code của nút Tiếp Tục................................................................................52 7. Code của nút Kết Thúc ...............................................................................53 IV. Một số kỹ thuật được áp dụng ..........................................................................53 1. Một số kỹ thuật được sử dụng để tăng khả năng chịu lỗi cho chương trình53 1.1. Đề bài được load lên không đúng với tùy chọn của người sử dụng ..53 1.2. Đứng chương trình khi người sử dụng đánh Text vào các Combo....54 1.3.Dữ kiện hiện lên trong chương trình không đúng với dữ kiện của bài mà người sử dụng đã chọn ........................................................................54 1.4. Lỗi do người sử dụng nhập giá trị không phải số vào các ô text ......55 1.5. Chưa nhập đủ các giá trị theo yêu cầu bài mà click Giải...................56 1.6. Kết quả tính được không có ý nghĩa Vật Lí. .....................................57 1.7. Chương trình không chạy khi nhập quá nhiều dữ liệu cho một đối tượng .........................................................................................................58 1.8. Phép toán của chương trình không áp dụng đúng với bài tập mà người sử dụng đã chọn ..............................................................................59 1.9. Các hàm được dùng trong Visual Basic rất hạn hạn chế ...................59 1.10. Phép toán của chương trình sẽ cho kết quả sai khi máy tính đang sử dụng dấu “,” để ngăn cách giữa phần nguyên và phần thập phân. ...........59 2. Một số kỹ thuật được sử dụng để tăng sự tiện nghi cho người sử dụng ...............59 2.1. Kỹ thuật thiết kế giao diện........................................................................59 2.2. Phím tắt .....................................................................................................60 2.3. Tự quy đổi đơn vị......................................................................................60 V. Viết code cho một bài tập mẫu...................................................................................60 1. Bài giải bài 0501 ...................................................................................................60 2. Viết code cho bài 0501 .........................................................................................60 Phần III: Kết Luận ..........................................................................................................63 I. Thử nghiệm đánh giá ...................................................................................................63 II. Tổng kết .................................................................................................................63 1. Ưu điểm của phần mềm - Soạn Thảo Nhanh Bài Tập Vật Lí 11 (Phần: Điện Từ Học & Quang Hình Học) .........................................................................................63 2. Khuyết điểm của phần mềm - Soạn Thảo Nhanh Bài Tập Vật Lí 11 (Phần: Điện Từ Học & Quang Hình Học) ....................................................................................64 III. Hướng phát triển của đề tài ..................................................................................64 IV. Kiến nghị .................................................................................................................64 1 PHẦN MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài Chúng ta đang sống trong thời đại khoa học công nghệ phát triển như vũ bão. Công nghệ thông tin đã được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống và sản xuất, vì thế để có thể bắt kịp xu thế của thời đại và hòa mình vào dòng phát triển chung của đất nước, Bộ GD – ĐT nước ta đã và đang tiến hành cải cách nội dung và phương pháp giảng dạy trong nhà trường ở mọi cấp học, mọi ngành học. Bên cạnh việc đổi mới nội dung, đổi mới về phương pháp giảng dạy, việc ứng dụng nghệ thông tin vào công tác giảng dạy là rất quan trọng. Nó giúp người giáo viên có thể kiểm tra, đánh giá chất lượng học tập của học sinh một cách nhanh chóng và chính xác hơn, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục. Bằng cách ứng dụng các phần mềm tin học vào việc soạn thảo các bài tập, các đề kiểm tra, như các phần mềm (Novoasoft ScienceWord 5.0; McMIX…). Các phần mềm này nếu được sử dụng một cách có chọn lọc và hiệu quả sẽ mang lại kết quả cao trong việc kiểm tra đánh giá chất lượng học tập của học sinh. Qua khảo sát, các giáo viên Vật Lí – sinh viên khoa sư phạm Vật Lí đều nhất trí cho rằng việc soạn thảo các bài tập định lượng, các đề kiểm tra Vật Lí phổ thông có một số vấn đề sau: - Hiện nay việc kiểm tra đánh giá chất lượng học tập của học sinh Trung Học Phổ Thông chủ yếu dựa trên phương pháp trắc nghiệm khách quan, nên cần soạn thảo rất nhiều bài tập và các đề kiểm tra. - Việc phân loại và hệ thống các bài tập định lượng tiêu biểu của từng chương, từng phần mất rất nhiều thời gian. - Để soạn thảo hoàn chỉnh một đề bài tập định lượng của chương trình Vật Lí phổ thông thường mất rất nhiều công sức. Nhưng trên thực tế thì không phải lúc nào cũng đạt được kết quả như mong muốn. Việc ứng dụng các phần mềm vào việc soạn thảo các bài tập Vật Lí phổ thông chưa phong phú, chưa thực sự có chiều sâu. Một phần là do hạn chế về trình độ tin học của giáo viên, một phần là do cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin hiện nay trong trường học chưa tốt, chưa thực sự đáp ứng được yêu cầu của thực tế giảng dạy và nghiên cứu của giáo viên. Không những thế, việc ứng dụng các phần mềm hỗ trợ cho việc soạn thảo các bài tập Vât Lí phổ thông hiện nay nói chung chỉ dừng lại ở mức độ hỗ trợ về vẽ hình và trộn đề trắc nghiệm với những đáp án cố định không thể thay đổi được... Chứ chưa có phần mềm nào có thể thay thế người giáo viên phân loại các bài tập định lượng, tính toán và cho ra kết quả được. Qua thời gian học tập và nghiên cứu ở trường đại học An Giang, được tiếp xúc và làm quen với nhiều phần mềm lập trình khác nhau. Tôi nhận thấy rằng Visual Basic là một trong những phần mềm lập trình có ngôn ngữ khá đơn giản và có khả năng ứng dụng cao. Nó có thể giải quyết được vấn đề soạn thảo nhanh các bài tập Vật Lí phổ thông. Với những lý do trên, tôi quyết định nghiên cứu đề tài: Biên Soạn Phần Mềm – Soạn Thảo Nhanh Bài Tập Vật Lí 11 (Phần: Điện Từ Học & Quang Hình Học). 2 II. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 1. Khách thể nghiên cứu Sách Giáo Khoa, Sách Bài Tập và một số sách tham khảo Vật Lí 11 (Phần : Điện Từ Học & Quang Hình Học). Tìm hiểu môi trường lập trình của Visual Basic. 2. Đối tượng nghiên cứu Một số bài tập định lượng tiêu biểu (Phần: Điện Từ Học và Quang Hình Học) của chương trình Vật Lí 11. Phần Mềm – Soạn Thảo Nhanh Bài Tập Vật Lí 11 (Phần: Điện Từ Học & Quang Hình Học). III. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu 1. Mục tiêu nghiên cứu Qua đề tài này, nhằm tạo ra phần mềm “Soạn Thảo Nhanh Bài Tập Vật Lí 11 (Phần: Điện Từ Học & Quang Hình Học)” hỗ trợ cho giáo viên biên soạn nhanh các bài tập định lượng của chương trình Vật Lí 11 (Phần: Điện Từ Học & Quang Hình Học). 2. Nhiệm vụ nghiên cứu Quá trình nghiên cứu có thể tóm tắt qua các bước: - Phân loại, hệ thống, nghiên cứu nội dung và phương pháp giải các bài tập định lượng của chương trình Vật Lí 11 (Phần: Điện Từ Học & Quang Hình Học) trong sách giáo khoa, sách bài tập và các sách tham khảo. - Tiến hành giải và xây dựng các thuật toán hỗ trợ cho lập trình. - Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình, giao diện đồ họa và các ứng dụng của Visual Basic. - Biên soạn từng bài tập cụ thể, sau đó kết nối thành một tổng thể chung cho tất cả các bài. - Đánh giá kết quả thu được sau khi nghiên cứu. IV. Giả thuyết khoa học Nếu soạn thảo được phần mềm “Soạn Thảo Nhanh Bài Tập Vật Lí 11 (Phần: Điện Từ Học & Quang Hình Học)” thì nó sẽ hỗ trợ tốt cho người giáo viên trong việc giải các bài tập Vật Lí 11 (Phần: Điện Từ Học & Quang Hình Học) nói riêng và góp phần nâng cao hiệu quả trong việc soạn thảo các đề trắc nghiệm nói chung. V. Phương pháp nghiên cứu Khi thực hiện đề tài này, tôi có sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau đây: - Phương pháp đọc sách và tài liệu tham khảo. - Phương pháp phân loại và hệ thống hóa các lý thuyết và các bài tập. - Phương pháp phân tích và tổng hợp. - Tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn. 3 - Tham khảo các sản phẩm cùng loại. - Tham gia các diễn đàn Visual Basic, câu lạc bộ Visual Basic. VI. Phạm vi nghiên cứu Vai trò và phân loại một số bài tập định lượng tiêu biểu của Sách Giáo Khoa, Sách Bài Tập và một số sách tham khảo Vật Lí 11 (Phần : Điện Từ Học & Quang Hình Học). Ngôn ngữ lập trình, giao diện đồ họa và các ứng dụng của Visual Basic. VII. Đóng góp của đề tài Nghiên cứu đề tài này giúp tôi có được một hệ thống kiến thức tương đối hoàn chỉnh về phần mềm Visual Basic, đồng thời tích lũy được một số kiến thức và kinh nghiệm trong việc giải các bài tập Vật Lí 11 (Phần : Điện Từ Học & Quang Hình Học). Góp phần hỗ trợ đắc lực cho giáo viên các trường Trung Học Phổ Thông soạn thảo nhanh các bài tập Vật Lí 11 (Phần : Điện Từ Học & Quang Hình Học), tiết kiệm được nhiều thời gian và công sức. Nếu được sử dụng tốt nó còn có tác dụng rất lớn trong việc rèn luyện kỹ năng thực hành giải bài tập của học sinh. Bên cạnh đó còn có thể dùng làm tư liệu tham khảo cho sinh viên các khóa sau học tập v