Sáng kiến kinh nghiệm Sử dụng phần mềm Geometer’s Sketchpad trong dạy môn Hình Học ở cấp THCS

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
ĐỀ TÀI:
"SỬ DỤNG PHẦN MỀM GEOMETER’S SKETCHPAD TRONG DẠY HÌNH HỌC Ở CẤP THCS"
1.     ĐẶT VẤN ĐỀ( Lý do chọn đề tài )
        Ngày nay tin học đã có vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống, có thể nói hầu như không có bất kỳ một ngành nào mà không ứng dụng tin học.Vì thế, giáo dục cũng không nằm ngoài phạm vi đó. Ứng dụng tin học vào việc học và dạy học luôn luôn là một trong những vấn đề được nhiều người quan tâm. Đặc biệt là việc sử dụng các tính năng cơ bản của một phần mềm để đổi mới phương pháp dạy học là một nhiệm vụ quan trọng của ngành Giáo dục và Đào tạo (GD&ĐT) hiện nay.
       Phần mềm hình học động Geometer's Sketchpad(GSP) là một phần mềm thực sự hay và bổ ích và tôi nghĩ bất cứ một giáo viên toán nào cũng nên biết.  GSP là phần mềm hình học động được viết bởi công ty Keypress, là một công ty chuyên viết các phần mềm giáo dục và sách tham khảo nổi tiếng của Mỹ. Phần mềm này đã được Việt hóa (tính đến nay là Version 5.00). GSP có những ưu điểm nổi bật mà các phần mềm khác không có như:
+ Nhỏ gọn dễ cài đặt, không yêu cầu máy tính có cấu hình mạnh . Có thể sao chép tập tin thực thi là chạy được ngay mà không cần cài đặt. Điều này rất có lợi, bạn chỉ cần lưu nó vào USB và sau đó có thể chạy trên bất cứ nơi đâu.
+ Phần mềm không cài khóa, vì vậy bạn có thể cài đặt và sử dụng nó mà không cần có serial hay mã kích hoạt.
+ Các đối tượng hình mà GSPvẽ rất mịn và đẹp.
+ Chuyển động và tạo vết của một điểm khi kích hoạt chức năng chuyển động rất tự nhiên.
Tóm lại GSP là một công cụ lý tưởng để tạo ra các bài giảng sinh động môn Hình học, tạo ra các "sách hình học điện tử" rất độc đáo trợ giúp cho giáo viên (GV) giảng bài và cho học sinh HS học tập môn Hình học đầy hấp dẫn.
Vì thế, với sự hiểu biết ít ỏi về tin học của mình, tôi đã tải phần mềm Geometer's Sketchpad  Version 5.00( phiên bản tiếng việt) và tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm này. Biết sử dụng các tính năng cơ bản của một phần mềm là một vấn đề không khó. Tuy nhiên để  tận dụng và khai thác hết các tính năng của phần mềm thì hầu như luôn luôn lại là một điều không dễ. Rút kết kinh nghiệm từ chính mình, một người chỉ mới trọ trẹ biết sử dụng Geometer's Sketchpad phiên bản 4.06 bằngtiếng Anh được phòng GD &ĐT Châu Thànhtập huấn từ những năm học trước. Do bản thân tôi không được đào tạo cư bản về môn học tiếng Anh mà các menu, các thao tác sử dụng lại viết toàn bộ bằng tiếng Anh, nên việc khai thác và sử dụng phần mềm còn rất hạn chế. Sau khi sưu tầm được phần mềm Geometer's Sketchpad  Version 5.00( phiên bản tiếng việt), tôi mới thật sự hiểu biết được tác dụng vô cùng hiệu quả của nó trong giảng dạy môn toán trung học cơ sở (THCS), đặc biệt là phân môn hình học.
Qua thời gian tự tìm hiểu và học hỏi (chủ yếu từ những tài liệu trên Internet) tôi cẩn thận ghi nhận lại những khó khăn mà mình gặp phải khi tiếp cận với phần mềm. Từ chỗ chưa biết gì, đến chỗ sử dụng tương đối tôi cũng phải mất một khoảng thời gian nhất định. Với mong muốn giúp HS tiếp thu kiến thức cơ bản một cách hứng thú, chủ động, dễ dàng, thông qua những hình hình học động.. Qua quá trình làm việc ấy, tôi thấy mình cũng đã khám phá ra rất nhiều điều thú vị và bổ ích.Tôi ghi chép tỷ mỷ lại những việc mà mình đã làm lâu nay đối với HS khối 8 trường THCS Tân Thành, từ đầu năm học 2011-2012 đến nay. Hy vọng đây là một sáng kiến kinh nghiệm : “Sử dụng Geometer’s Sketchpad vào giảng dạy môn hình học THCS”. Đề tài này tôi đã tập trung nghiên cứu và áp dụng năm vấn đề cơ bản sau đây:
1.     Khai thác sáng tạo Geometer’s Sketchpad vào việc vẽ các hình hình học có số đo mong muốn.
2.     Sử dụng Geometer’s Sketchpad vào dạy - học các khái  niệm, định nghĩa hình học.
3.     Sử dụng Geometer’s Sketchpad vào dạy – học các  định lý, tính chất hình học.
4.     Sử dụng Geometer’s Sketchpad vào dạy học Giải  bài tập hình học.
5.     Sử dụng Geometer’s Sketchpad vào dạy học Ôn tập – tổng kết chương hình học.
2.GIẢI  QUYẾT VẤN ĐỀ
( Nội dung sáng kiến kinh nghiệm )
2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ
     Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong ngành giáo dục đã được Đảng, Nhà nước và Bộ Giáo dục và Đào tạo đặc biệt quan tâm, thể hiện trên các văn bản chỉ đạo:
     + Chỉ thị số 58 của Bộ Chính trị,  ngày 17/10/2000, về đẩy mạnh ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá nêu rõ: "Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác giáo dục và đào tạo ở các cấp học, bậc học, ngành học. Phát triển các hình thức đào tạo từ xa phục vụ cho nhu cầu học tập của toàn xã hội. Đặc biệt tập trung phát triển mạng máy tính phục vụ cho giáo dục và đào tạo, kết nối Intemet tới tất cả các cơ sở giáo dục và đào tạo".
     + Chỉ thị số 29 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo, ngày 30/7/2001 về việc tăng cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng công nghệ thông tin trong ngành giáo dục, nêu rõ: "Đối với giáo dục và đào tạo, công nghệ thông tin có tác động mạnh mẽ, làm thay đổi nội dung, phương pháp. phương thức dạy và học. CNTT là phương tiện để tiên tới một  “xã hội học tập”. Mặt khác giáo dục và đào tạo đóng vai trò quan trọng bậc nhất thúc đẩy sự phát triển của CNTT thông qua việc cung cấp nguồn nhân lực làm cho CNTT”
     +Chỉ thị số 40/CT-TW của Ban chấp hành TW Đảng ra ngày 15/6/2004 về việc xây dựng, nâng cao chất lượng đội ngũ nhà giáo và cán bộ quản lý giáo dục đã nêu rõ:"Tích cực áp dụng một cách sáng tạo các phương pháp tiên tiến, hiện đại, ứng dụng công nghệ thông tin vào hoạt động dạy và học."
      Môn toán là một bộ môn vốn dĩ có mỗi liên hệ mật thiết với tin học. Toán học chứa đựng nhiều yếu tố để phục vụ nhiệm vụ giáo dục tin học, ngược lại tin học sẽ là một công cụ đắc lực cho quá trình dạy học toán.Tiến trình lên lớp không còn máy móc theo sách giáo khoa hay như nội dung các bài giảng truyền thống mà có thể tiến hành theo phương thức linh hoạt. Phát triển cao các hình thức tương tác giao tiếp: HS – GV, HS - HS, HS - máy tính,... trong đó chú trọng đến quá trình tìm tòi các khái niệm, các tính chất, định lý, quy luật chuyển động của các điểm.v.v khuyến kích HS trao đổi, tranh luận,... từ đó phát triển các năng lực tư duy ở HS.
       Như vậy với mục tiêu nâng cao chất lượng đào tạo, đổi mới phương pháp giảng dạy thì một trong các biện pháp khả thi là biết kết hợp các phương pháp dạy học truyền thống và không truyền thống trong đó có sự dụng các phần mềm dạy học như Geometer’s Sketchpad là một yếu tố không thể tách rời.
2.2 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ
        Trường THCS Tân Thành mới được thành lập từ đầu năm học 2004 -2005. Vài  năm học đầu tiên khi mới thành lập, thầy và trò phải nhờ cơ sở vật chất của trường Phổ thông DTNT huyện để giảng dạy và học tập, đó là những khó khăn chồng chất từ ban đầu.  Đặc điểm nữa là gần 50% HS của nhà trường  thuộc dân tộc ít người như: K.ho, chăm, Răclay, Tày, Nùng, Thái... còn nhiều thói quen, tập tục lạc hậu, chất lượng học tập thấp, đa số HS không có hứng thú khi học tập đặc biệt là môn toán trong đó có phân môn  hình học. Lý do hình học đòi hỏi tính tư duy cao, HS có hiểu được khái niệm cơ bản thì mới vẽ được hình, có vẽ được hình thì mới tính toán, mới chứng minh được... Do vậy tôi thường xuyên trăn trở làm thế nào để HS hiểu được các khái niệm hình học một cách nhanh chóng, đầy đủ, chính xác, tôi nghĩ rằng chỉ bằng phương pháp trực quan sinh động là  hiệu quả nhất. Mặc dầu vậy để thực hiên được điều đó không phải là dễ, bởi lẽ có nhiều yếu tố mà chúng ta không thể thực hiện ngay được mà cần phải có một thời gian chuẩn bị nhất định, mãi tới bây giờ tôi mới bắt đầu thực hiện được. Bởi vì vài ba năm học gần đây nhà trường mới có điều kiện mua máy tính, máy chiếu đa năng, kết nối internet chuẩn bị tốt cho việc “Ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học” . Các đồng chí cán bộ quản lí nhà trường, đặc biệt là đồng chí Hiệu trưởng đã quan tâm và động viên cán bộ giáo viên tích cực tham gia học tập công nghệ thông tin, soạn thảo văn bản, bài giảng trên máy tính, khai thác các phần mềm dạy học ứng dụng vào giảng dạy.
     Phần mềm GSP có chức năng chính là vẽ, mô phỏng quĩ tích, các phép biến đổi của các hình hình học phẳng. GV sử dụng GSP  để thiết kế bài giảng hình học một cách nhanh chóng, chính xác và sinh động, khiến HS dễ hiểu bài hơn. Với GSP, ta có thể xây dựng được các điểm, đường thẳng, đường tròn, tạo trung điểm của một đoạn thẳng, dựng một đường thẳng song song với một đường thẳng khác, dựng đường tròn với một bán kính cố định đã cho, vẽ đồ thị hàm số cho trước  Một đặc điểm quan trọng của GSP là cho phép ta thiết lập quan hệ giữa các đối tượng hình học, GSP sẽ đảm bảo rằng các quan hệ luôn được bảo toàn, mặc dù sau đó các quan hệ có thể được biến đổi bằng bất kì cách nào. Khi một thành phần của hình bị biến đổi, những thành phần khác của hình có quan hệ với thành phần thay đổi trên sẽ được tự động thay đổi theo.  Nó giúp cho HS và GV thiết kế bài giảng có hiệu quả cao hơn, HS tiếp thu kiến thức trực quan sinh động giúp cho các em tự giác tích cực hơn trong học tập, các em có thể trực tiếp  thực hiện được các thao tác  di chuyển các điểm, các hình để tìm ra các tính chất của điểm hoặc của hình hình học khó thấy  như quĩ tích; hình học cần sự minh họa sinh động của mô hình hoặc hình vẽ nhờ đó HS hiểu nhanh hơn và nhớ lâu, kết hợp lập luận suy diễn và minh họa, kiểm nghiệm bằng máy tính giúp hình thành kiến thức rèn luyện kĩ năng và phát  triển tư duy của HS. Do đó khi sử dụng GSP HS được hình thành kiến thức mới bằng chính mắt trực tiếp thấy được qua thao tác vẽ hình, biến đổi hình, đo đạc ...của thầy giáo hoặc bằng hoạt động thực hành của mình, tự thân HS kiểm nghiệm với sự biến đổi hợp lí của hình vẽ, mà tìm ra khái niệm, định nghĩa, tính chất, định lý .v.v...Với khả năng minh hoạ sinh động bằng hình ảnh chuyển động giúp cho HS tiếp thu bài nhanh chóng và nhẹ nhàng hơn tiếp thu những tính chất trừu tượng của các đối tượng toán, các chủ đề khó trong chương trình Hình học THCS. Đó là thực trạng vấn đề mà tôi đã chọn việc “Sử dụng Gmeter’s Sketchpad vào môn hình học THCS”, để thực hiện mục tiêu đổi mới phương pháp dạy học.
2.3 CÁC BIỆN PHÁP TIẾN HÀNH ĐỂ GIẢI QUYẾT VÂN ĐỀ
       Với mục tiêu là không ngừng nâng cao chất lương dạy và học bộ môn toán ở bậc THCS; đổi mới phương pháp dạy học, thay đổi phương pháp dạy của thầy và phương pháp học của trò. Ý tưởng nung nấu thì đã từ lâu và cũng đã từng làm thử một vài bài dạy ở những năm học trước. Nhưng mãi tới bây giờ, từ đầu năm học 2011-2012 đến nay tôi đã tích cực đưa phầm mềm Gometer,s Sketchpad vào giảng dạy môn hình học khối 8 trường THCS Tân Thành.
       Qua thực tế giảng dạy tôi thấy mình cũng đã khám phá ra rất nhiều điều thú vị và bổ ích, do vậy tôi xin ghi chép lại tỷ mỷ một số việc đã làm cụ thể trong thời gian qua  theo 5 vấn đềsau đây:
2.3.1 Khai thác sáng tạo Geometer’s Sketchpad vào việc vẽ các hình học có số đo mong muốn.
         Phần mềm GSP cóchức năng đo đạc được thực hiện đầy đủ, chính xác và nhanh chóng, khi bạn muốn biết số đo của một đoạn thẳng, góc, cung, hay diện tích ... của một hình hình học nào đó. Nhưng điều ngược lại là vẽ một hình hình học có số đo bằng những kích thước cho trước thì hầu như chưa có tài liệu hướng dẫn nào nêu ra . Mặc dù vậy trong quá trình sử dụng phần mềm, tôi thấy GSP cho phép chúng ta thỏa sức sáng tạo, để có thể vẽ được tất cả các hình hình học mà mình mong muốn trong chương trình môn toán THCS.
       Chẳng hạn: Trong GSP không có phép đối xứng tâm. Nhưng chúng ta biết rằng phép đối xứng tâm chỉ là trường hợp đặc biệt của phép quay khi mà góc quay bằng 180°. Vì vậy, nếu cần thực hiện phép đối xứng tâm, thì chúng ta dùng phép quay và góc quay bằng 180°.
Ví dụ 2.3.1.a.  Dùng phép quay  trong menu Biến hình  để vẽ hai điểm đối xứng nhau qua một điểm và hai hình đối xứng nhau qua một điểm.
Cũng tương tự như  vậy trong  các công cụ vẽ của GSP không có công cụ để  chúng ta vẽ  có thể vẽ ngay được một hình hình học có kích thước bằng một số đo cho trước. Nhưng phần mền GSP cho phép chúng ta khai thác các menu một cách rất sáng tạo và đầy hứng thú .
Ví dụ 2.3.1.b.  Dùng phép Tịnh tiến  trong menu Biến hình để vẽ một đoạn thẳng có số đo theo ý muốn.
       Chẳng hạn muốn vẽ một đoạn thẳng dài 5cm, ta làm như sau:
     -  Vào công cụ vẽ điểm         , rồi vẽ một điểm trên cửa sổ màn hình GDP.
-         Vào menu Biến hình > Tịnh tiến.
-         Bảng điều chỉnh tịnh tiến hiện ra: nhập độ dài ý muốn ( số 5) vào ô trống Khoảng cách, nếu vẽ  đoạn thẳng nằm ngang thì điều chỉnh góc cố định là: 0. rồi nhấn vào nút Tịnh tiến ở góc phải dưới Bảng điều chỉnh.
-         Tiếp tục vào menu Dựng hình> Đoạn thẳng : ta được đoạn thẳng có độ dài bằng 5cm ( bạn có thể kiểm nghiệm số đo đoạn thẳng bằng menu phép đo).
-          Ví dụ 2.3.1.c.  Dùng phép quay  trong menu Biến hình để vẽ một góc có số đo theo ý muốn.
      Ta cũng có thể vẽ một góc có số đo theo ý muốn bằng cách khai thác phép quay trong menuBiến hình. Chẳng hạn muốn vẽ một góc có số đo bằng 65o, ta làm như sau:
- Vào công cụ vẽ đoạn thẳng, rồi vẽ một đoạn thẳng trên cửa sổ màn hình GSP.
- Chọn Điểm và đoạn thằng rồi Vào menu Biến hình > Phép quay.
- Bảng điều chỉnh Phép quay hiện ra: nhập độ lớn của góc theo ý muốn( số 65) vào ô trống Góc cố định,  rồi nhấn vào nút Phép quay ở góc phải dưới Bảng điều chỉnh. Ta được góc có số đo bằng 65o( bạn có thể kiểm nghiệm số đo góc bằng menu phép đo).
2.3.2 Sử dụng Geometer’s Sketchpad vào dạy - học các khái  niệm, định nghĩa hình học.
       Vị trí và yêu cầu của dạy học khái niệm toán học nói chung là nền tảng của toàn bộ kiến thức Toán, là tiền đề hình thành khả năng vận dụng hiệu quả các kiến thức đã học đồng thời góp phần phát triển năng lực trí tuệ và thế giới quan duy vật biện chứng cho HS. Dạy học các khái niệm – Định nghĩa ở môn hình học THCS nhằm giúp HS: Hiểu được các tính chất đặc trưng của khái niệm đó; biết nhận dạng khái niệm, đồng thời biết thể hiện khái niệm; biết vận dụng khái niệm trong tình huống cụ thể như vẽ hình và trong hoạt động giải toán cũng như ứng dụng thực tiễn; hiểu được mối quan hệ của khái niệm này với các khái niệm khác trong một hệ thống khái niệm... Dạy học khái niệm, định nghĩa bao gồm các bước:
Tiếp cận khái niệm;
Hình thành khái niệm;
Củng cố khái niệm;
Vận dụng khái niệm.
      Sử dụng GSP vào dạy - học các khái  niệm, định nghĩa hình học bằng cách : GV trực tiếp các thao tác vẽ hình trên cửa sổ màn hình GSP, HS quan sát, theo dõi các thao tác vẽ hình ( HS tiếp cận khái niệm), bằng trực quan HS  nhận biết được tính chất đặc trưng của hình vừa được vẽ  (HS hình thành khái niệm) chẳng hạn như: vẽ hai đường thẳng song song, vẽ hai đường thẳng vuông góc, vẽ trung điểm đoạn thẳng, vẽ tia phân giác, vẽ trung trực đoạn thẳng, vẽ đường tròn. v. v... Do ưu điểm của phần mềm GSP là cho phép ta thiết lập quan hệ giữa các đối tượng hình học luôn được bảo toàn, mặc dù sau đó các quan hệ có thể được biến đổi bằng bất kì cách nào. Khi một thành phần của hình bị biến đổi, những thành phần khác của hình có quan hệ với thành phần thay đổi trên sẽ đượ