Khoá luận tốt nghiệp (*) Trích nghị quyết TW II khoá VIII 1 Trờng đại học vinh Khoa toán - - - - - - - - - Nguyễn đức toàn Khai thác và sử dụng phần mềm geometer s Sketchpad hỗ trợ giảng dạy hình học phẳng Khoá Luận tốt nghiệp đại học Vinh, 2003 Khoá luận tốt nghiệp Chơng 0: Mở đầu Cuộc cách mạng công nghệ(CNTT) bùng nổ tác động mạnh mẽ đến mọi mặt trong hoạt động kinh tế xã hội trên toàn thế giới. Nền kinh tế thế giới chuyển mình sang giai đoạn mới - giai đoạn nền kinh tế tri thức. Nớc ta với xu thế đổi mới cũng chuyển mình mạnh mẽ trong guồng quay đó. Công cuộc đổi mới cần những con ngời bản lĩnh, có năng lực, chủ động sáng tạo, dám nghĩ, dám làm, thích ứng với xã hội đang thay đổi từng giờ, từng phút. Thực tiễn đó làm cho mục tiêu đào tạo, nội dung chơng trình, phơng pháp dạy học của nhà trờng cần phải đổi mới. Đổi mới phơng pháp dạy học chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng góp phần thúc đẩy sự đổi mới về nội dung, chơng trình và các đổi mới khác của giáo dục nhằm nâng cao chất l- ợng giáo dục. Định hớng Đổi mới phơng pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều rèn luyện thành nếp t duy sáng tạo của ngời học. Từng bớc áp dụng các phơng pháp tiên tiến và phơng pháp hiện đại vào quá trình dạy học, bảo đảm điều kiện và thời gian tự học (*) chỉ rõ cần phải áp dụng các phơng pháp tiên tiến, hiện đại vào quá trình dạy học. Để thực hiện đợc điều đó cần chú trọng tới công nghệ thông tin (CNTT) nói chung và phần mềm dạy học (PMDH) nói riêng, đó là những phơng tiện tiên tiến, hiện đại bổ trợ rất tốt cho quá trình dạy học Trong việc dạy học nói chung và dạy học Toán nói riêng, PMDH ngày đang trở nên đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành t duy sáng tạo cho học sinh. Hiện nay, ở nớc ta, việc sử dụng CNTT và PMDH để dạy học đã bắt đầu đợc chú trọng. Điển hình, có một số nhà trờng phổ thông đã đa bộ môn tin học vào nhà trờng. Tuy nhiên, vì nhiều lý do hạn chế nên tin học chỉ mới đa vào với dung lợng ít, không phong phú. Trong một tơng lai không xa thì việc chơng trình hoá quá trình dạy học bởi CNTT và PMDH là một công việc hoàn toàn khả thi. Đối với bộ mônToán phổ thông, việc ứng dụng tin học vào giảng dạy sẽ là một điều tất yếu bởi Toán học là mẹ đẻ của Tin học. Hiện nay trên thế giới, ở nhiều nơi ngời ta đã sử dụng các PMDH và nghiên cứu Toán nh: Matlap, Maple, Mathcad, Mathematica .Với các phần mềm này chúng ta có thể giải quyết đợc vấn đề giảm chi phí thời gian cho sự mày mò tính toán cổ điển trong dạy học Toán, giành thời gian để nghiên cứu tìm ra phơng pháp , thuật toán sao cho có thể giải bài toán tốt hơn, tối u hơn. Điều này kích thích t duy sáng tạo của học sinh , làm học sinh động não nhiều hơn. Do đó trớc đây, mục đích của dạy học Toán là rèn luyện kỹ năng tính toán thì ngày nay mục đích của Toán học là giúp học sinh nắm đợc bản chất vấn đề để từ đó lập đợc quy trình giải quyết góp phần hình thành năng lực giải quyết vấn đề ở học sinh trong học tập cũng nh trong cuộc sống. Năm 1995, công ty IBM thông qua dự án PDL đã cung cấp cho bộ GD và ĐT phần mềm Geometers Sketchpad.Đây là một phần mềm có giao diện (*) Trích nghị quyết TW II khoá VIII 2 Khoá luận tốt nghiệp hết sức đơn giản, nhng lại có hiệu quả cao, nó có chức năng chính là vẽ, mô phỏng quỹ tích, biến đổi chuyển động của các hình hình học phẳng. Từ trực quan sinh động đến t duy trừu tợng và từ t duy trừu tợng đến thực tiễn là con đờng nhận thức chân lý, nhận thức hiện thực khách quan. Trong việc dạy học bộ môn Hình học, việc mô tả trực quan là một công việc cực kỳ quan trọng. Phần mềm Geometers Sketchpad có thể thực hiện tốt vai trò mô phỏng mọi hình hình học phẳng dù phức tạp đến đâu. Mặt khác phần mềm này còn có nhiều chức năng trong việc giải bài toán nh đoán nhận kết quả, lập quy trình giải toán hay có thể sáng tạo bài toán . Trong nhiều luận văn thạc sỹ, luận án tiến sỹ đã đề cập nhiều đến t duy thuật giải, t duy sáng tạo, sử dụng công nghệ phần mềm để phát huy tính tích cực, độc lập, sáng tạo của học sinh. Tuy nhiên, trong thực tế để có một quy trình thực sự, một công cụ đủ mạnh để diễn tả phơng pháp dạy học đó thì cha có nhiều. Công việc tạo ra một quy trình thuật giải trên máy tính đủ mạnh là rất cần thiết. Vì vậy với những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài khoá luận Khai thác và sử dụng phần mềm Geometers Sketchpad hỗ trợ giảng dạy Hình học phẳng. Với mục đích đó, khoá luận đợc trình bày nh sau: Chơng 0. Mở đầu Chơng I. Giới thiệu về Geometers Sketchpad (GeoSpd). A. Các thông số B. Thanh thực đơn C. Cách xây dựng một số bài toán bằng GeoSpd Chơng II. Sử dụng Geometers Sketchpad nh một phơng tiện dạy học môn toán. I. Đại cơng về phơng tiện dạy học II. Những cơ sở lý luận sơ lợc về lý thuyết hoạt động trong phơng pháp dạy học III. Vận dụng lý thuyết hoạt động vào việc sử dụng Geometers Sketchpad nh một phơng tiện dạy học (*) Trích nghị quyết TW II khoá VIII 3 Vùng vẽ hình Thanh công cụ Thanh thực đơn Khoá luận tốt nghiệp Chơng I: Giới thiệu về phần mềm Geometer s Sketchpad(GeoSpd). A. Các thông số: Phần mềm Geometers Sketchpad(viết tắt là GeoSpd) là một phần mềm dùng để mô phỏng, biến đổi chuyển động các hình hình học phẳng. Nó không có tính đồ hoạ cao nên không đòi hỏi nhiều về cấu hình của máy. GeoSpd có thể cài đặt trên tất cả các máy tính hiện hành. Để chạy đợc phần mềm này trên máy cần cài đặt các tệp sau: Bwcc.dll(162K) và Gsketchp.exe (1032K). Kích đúp vào biểu tợng Gsketchp.exe màn hình làm việc của GeoSpd sẽ hiện ra Trong màn hình làm việc của GeoSpd, nói chung giao diện tơng đối đơn giản, không cầu kỳ về đồ hoạ cũng nh các thao tác. Chỉ với một đĩa mềm ta có thể chứa toàn bộ nội dung của phần mềm. Sự nhỏ gọn này giúp cho ngời sử dụng dễ dàng sử dụng trong việc trao đổi thông tin với đồng nghiệp. Trong các hệ điều hành hiện nay GeoSpd có thể chạy tốt trên môi trờng Windows 98, chú ý trong một số hệ điều hành nh WinXP không chạy đợc chơng trình ABC nên thiếu tệp Bwcc.dll dẫn tới không khởi động đợc Gsketchp.exe. Màn hình GeoSpd tơng đối đơn giản, gồm có 3 phần chính: Thanh công cụ, thanh thực đơn và vùng làm việc chính(vùng Sketch). Để sử dụng đ- (*) Trích nghị quyết TW II khoá VIII 4 1. Selection Arrow tool 2. Point tool 3. Circle tool 4. Segment tool 5. Text tool 6. Object Information tool 7. Script tool Khoá luận tốt nghiệp ợc GeoSpd cần tìm hiểu các chức năng, cách sử dụng của mỗi thành phần trong màn hình làm việc của GeoSpd . B. Các chức năng của thanh công cụ và thanh thực đơn I. Thanh công cụ: Khi khởi động GeoSpd thì trên màn hình có một tệp mặc định Sketch01.gsp, tệp này hoàn toàn trống. Ta có thể sử dụng tệp này để làm việc cũng có thể vào File mở New Sketch để có một tệp mới. 1.1. Selection Arrow tool: Công cụ này có chức năng chỉ định sự lựa chon thông qua kích chuột . Nó có thể chỉ định (bôi đen),xoá chỉ định (xoá bôi đen), di chuyển tất cả các hình đợc vẽ ra trong vùng Sketch theo ý muốn một cách dễ dàng. Trong quá trình soạn thảo ta sẽ sử dụng nó một cách rất thờng xuyên. Để sử dụng thuần thục công cụ này sẽ phải thờng xuyên kết hợp nó với phím Shift. Khi vừa giữ Shift vừa kích chuột thì có thể thêm bôi đen hoặc bớt bôi đen đối tợng trong vùng Sketch. 1.2. Point tool: Công cụ này có chức năng vẽ điểm trong vùng Sketch, điểm đợc vẽ có hình dạng nh sau: . Trong GeoSpd, điểm đợc xem nh là cơ sở để xây dựng mọi hình vẽ. 1.3. Circle tool: Công cụ này dùng để vẽ một đờng tròn có tâm và bán kính tuỳ ý (hình vẽ) (*) Trích nghị quyết TW II khoá VIII 5 A Khoá luận tốt nghiệp 1.4. Segment tool: Công cụ này dùng để xây dựng đoạn thẳng. Chọn Segment tool và tạo một số đoạn thẳng, trên màn hình vùng Sketchxuất hiện các đoạn thẳng có hình dạng nh sau: Ngoài ra khi xây dựng các đờng thẳng hay tia ta kích chuột vào Segment tool và giữ chuột thì sẽ hiện ra các công cụ Line tool và Ray tool (có thể sử dụng phím F7 thay cho việc dùng chuột) 1.5. Text tool: Công cụ này dùng để tạo nhãn, tạo các đoạn văn bản, đổi tên nhãn .Công cụ này thờng xuyên đợc sử dụng trong khi soạn thảo một bài toán (Chú ý khi hiển thị tên của đối tợng thì các tên này đã đợc ngầm định theo một thứ tự cho trớc mà ta có thể thay đổi bằng cách vào thực đơn Preferences trong Edit). Chọn công cụ Point tool, đa chuột lại gần đối tợng cần đặt tên, khi chuột chuyển sang màu đen thì kích chuột, tên của đối tợng lúc đó sẽ hiện ra. Công cụ này còn có thể đổi tên của đối tợng(chọn công cụ Point tool, đa chuột lại gần nhãn kích đúp chuột, màn hình hiện ra hộp thoại Relabel, đổi tên và kích OK) 1.6. Object Information tool: (*) Trích nghị quyết TW II khoá VIII 6 Hình tròn nhỏ Hình tròn lớn Khoá luận tốt nghiệp Công cụ này có tác dụng cung cấp thông tin về đối tợng hình học trong vùng Sketch, chọn Object Information tool kích lên đối tợng quan tâm, màn hình sẽ hiện lên thông tin cần thiết. Ngoài ra, có thể bôi đen một số đối t- ợng cần kiểm tra, kích vào Object information tool và giữ chuột, từ công cụ đó sẽ xổ ra một thực đơn bao gồm các đối tợng cần kiểm tra, kích chuột vào danh sách đó, đối tợng trên màn hình sẽ hiện ra một hộp thoại bao gồm các thông tin về đối tợng đó. Trong hộp thoại này có thể sửa chữa thông tin về đối tợng bằng cách điền thông tin vào các cửa sổ 1.7. Script tool: Công cụ này có tác dụng dựng nhanh một hình đã dựng sẵn từ trớc và cần sử dụng nó cho một mục đích nào đó. Công cụ này đợc sử dụng kết hợp với các tệp Script. Để sử dụng thành thạo công cụ này thì cần phải có những thao tác cơ bản trong việc xây dựng một bài toán. Để hiểu rõ hơn về chức năng của công cụ này ta sẽ đề cập lại ở cuối chơng. Trong phần mềm Geometers Sketchpad các thao tác cơ bản đều nằm ở thanh công cụ và các thực đơn. Việc kết hợp chặt chẽ giữa thanh công cụ và các thực đơn sẽ giúp ta xây dựng nhanh chóng một bài toán. Trong phần hai của chơng này sẽ giới thiệu về từng thực đơn với các chức năng, ứng dụng và các kỹ thuật kết hợp giữa các thực đơn với nhau, giữa các thực đơn với các thanh công cụ (*) Trích nghị quyết TW II khoá VIII 7 Khoá luận tốt nghiệp II. Thanh thực đơn: II.1. Thực đơn File: Kích chuột vào thực đơn có một danh sách thả xuống gồm 9 thực đơn lựa chọn: II.1.1. New Sketch Ctrl+N: Thực đơn này chỉ định lệnh tạo tệp mới để làm việc Kích vào thực đơn ta có một tệp Sketch. 2.1.2. New Script: Thực đơn này chỉ định lệnh tạo một Script mới 2.1.3. Open Ctrl+O: Thực đơn này chỉ định lệnh mở một tệp bất kỳ của Geometers Sketchpad. Kích vào thực đơn này màn hình hiện ra cửa sổ sau: Trong cửa sổ này gồm có 3 cửa sổ nhỏ: a. Filename: Điền vào cửa sổ tên của tệp cần mở, kích OK. b. File: Cửa sổ này là danh sách các tệp trong th mục directories c. Directories: Cửa sổ này hiển thị th mục đang kiểm tra. 2.1.4. Save Ctrl+S: Thực đơn này chỉ định lệnh ghi tệp vào bộ nhớ của máy 2.1.5. Save As: Thực đơn này chỉ định lệnh ghi tệp với tên khác. Lệnh này thờng đợc dùng để sử dụng một tệp có sẵn và sửa đổi nó cho phù hợp với mục đích. 2.1.6. Close Ctrl+F4: Thực đơn này chỉ định lệnh đóng tệp Sketch đang mở. 2.1.7. Print Preview : Thực đơn này chỉ định lệnh xem trớc khi in 2.1.8. Print: Thực đơn này chỉ định lệnh in 2.1.9. Exit Alt+F4: Thực đơn này chỉ định lệnh thoát khỏi Geometers Sketchpad . (*) Trích nghị quyết TW II khoá VIII 8 Khoá luận tốt nghiệp 2.2. Thực đơn Edit: Kích chuột vào thực đơn có một danh sách thả xuống gồm 15 thực đơn lựa chọn: 2.2.1. Undo Ctrl+Z: 2.2.2. Redo Ctrl+R: 2.2.3. Cut Ctrl+X: 2.2.4. Copy Ctrl+C: 2.2.5. Paste Ctrl+V: 2.2.6. Paste Link: 2.2.7. Clear Ctrl+Del: Các thực đơn trên chỉ đơn thuần là các thực đơn soạn thảo cắt, dán, xoá, di chuyển nh mọi phân mềm soạn thảo khác 2.2.8. Action Button: Di chuyển hộp sáng đến thực đơn có một danh sách thả xuống gồm 5 thực đơn lựa chọn nh sau: a. Movement: Thực đơn này chỉ định lệnh di chuyển điểm I tới điểm J. Bôi đen hai điểm I và J vào Edid/Action Button/Movement kích chuột trên màn hình xuất hiện hộp thoại nh sau: (chọn tốc độ di chuyển rồi kích OK) b. Animation: Thực đơn này chỉ định lệnh tạo ra nút điều khiển sự chuyển động của điểm trên một đối tợng hình học. Để hiểu về cộng cụ này ta sẽ xét ví dụ sau: 1. Dùng công cụ Circle tool tạo một đ ờng tròn tâm O 2. Dùng Selection Arrow tool bôi đen đ ờng tròn, vào Construct/Point on Object 3. Dùng Selection Arrow tool bôi đen điểm vừa dựng, giữ phím Shift và bôi đen đờng tròn 4. Vào Edid/Action Button/ Animation, màn hình hiện ra hộp thoại nh sau: 5. Kích vào Animate màn hình vùng Sketch xuất hiện nút điều khiển Animate (*) Trích nghị quyết TW II khoá VIII 9 Khoá luận tốt nghiệp c. Hide/Show: Thực đơn này chỉ định lệnh ẩn hiện một đối tợng trong vùng Sketch. Ví dụ: 1. Dùng công cụ Text tool tạo ra một đoạn text nhỏ. 2. Dùng công cụ Selection Arrow bôi đen đoạn text. 3. Vào Action Button chọn Hide-Show , trên màn hình xuất hiện hai nút Show-Hide. Kích đúp vào nút Show hoặc Hide thì sẽ ẩn hoặc hiện đoạn text tơng ứng . 4. Hoàn toàn t ơng tự ta có thể tạo ra một cặp nút ẩn hiện nh thế cho các đối tợng khác. Có thể sử dụng công cụ Text tool để đổi tên của nút. d. Seguence Thực đơn này chỉ định lệnh tạo ra nút Seguence có thể thực hiện tuần tự các nút đã đợc tạo ra. Ví dụ: 1. Tạo một nút Show. 2. Tạo một nút Animate 3. Dùng Selection Arrow bôi đen hai nút trên, vào Edid/ Action Button/ Seguence tạo nút Seguence. 4. Kích đúp vào nút thì máy sẽ thực hiện tuần tự các nút. e. Do Button Ctrl+B: Thực đơn này chỉ định lệnh kích hoạt một nút đang đợc bôi đen 2.2.9. Select All Ctrl+A: Thực đơn này chỉ định lệnh bôi đen toàn bộ vùng làm việc 2.2.10. Select Parents Ctrl+U: Thực đơn này chỉ định lệnh bôi đen các đối tợng đợc tạo bởi các thanh công cụ( các đối tợng mẹ) 2.2.11. Select Children Ctrl+D: Thực đơn này chỉ định lệnh bôi đen các đối tợng đợc xây dựng trên các đối tợng mẹ(các đối tợng con). 2.2.12. Links: 2.2.13. Insert Object: Thực đơn này chỉ định lệnh liên kết GeoSpd với một phần mềm khác chủ yếu là các phần mềm trình chiếu, phần mềm soạn thảo. Có thể nhúng vào Geometers Sketchpad một số phần mềm nh Microsoft Word, Media Clip . 2.2.14. Hide Toolbox: Thực đơn này chỉ định lệnh ẩn đi hoặc hiện lại thanh công cụ. 2.2.15. Show Clipboard: Thực đơn này chỉ định lệnh in phần copy lên một bảng dùng để biểu thị rõ hơn các phần quá nhỏ trong vùng Sketch. Thực đơn này còn sử dụng vào việc kiểm tra lệnh copy (các phần copy đều xuất hiện trên Clipboard) (*) Trích nghị quyết TW II khoá VIII 10 . 1 Trờng đại học vinh Khoa toán - - - - - - - - - Nguyễn đức toàn Khai thác và sử dụng phần mềm geometer s Sketchpad hỗ trợ giảng dạy hình học phẳng Khoá. trên, chúng tôi chọn đề tài khoá luận Khai thác và sử dụng phần mềm Geometers Sketchpad hỗ trợ giảng dạy Hình học phẳng. Với mục đích đó, khoá luận đợc