Sáng kiến kinh nghiệm Ứng dụng Sketchpad vào dạy phép biến hình

MỤC LỤC
1. MỞ ĐẦU
2
1.1. Lí do chọn đề tài .
2
1.2. Mục đích nghiên cứu
2
1.3. Đối tượng nghiên cứu ......................................................
2
1.4. Phương pháp nghiên cứu...................................................
2
1.5. Những điểm mới của đề tài. ......................
3
2. NỘI DUNG ..
3
2.1. Cơ sở lý luận.
3
2.2. Thực trạng 
3
2.3. Giải pháp
3
2.4. Hiệu quả của đề tài. .
17
3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...............................................
17
3.1. Kết luận...........................................................................
17
3.2. Kiến nghị.........................................................................
17
1. MỞ ĐẦU
1.1. Lí do chọn đề tài
	Thực tiễn cho thấy phép biến hình là một mảng kiến thức khó dạy, tiết ôn tập chương của phép biến hình lại càng khó hơn. Có nhiều nguyên nhân đó là đòi hỏi tư duy trực quan cao, và cách trình bày diễn tả cho học sinh bằng các công cụ truyền thống thường gặp khó khăn, trong khi thời gian trên lớp lại hạn hẹp
 Đứng trước nhiều yêu cầu, trong đó có yêu cầu cần đổi mới phương pháp dạy và học như hiện nay thì việc sử dụng các phương tiện dạy học trực quan là một yêu cầu không thể thiếu đối với các giáo viên dạy toán. Phần mềm Geomestre’s Sketchpad (GSP) đã trở thành một phương tiện trực quan mới mẻ, hấp dẫn đáp ứng được các yêu cầu đó. Nó trợ giúp dạy học hình học, là công cụ để tạo ra các hiện tượng trực quan giúp học sinh quan sát, giải thích, đưa ra nhiều dự đoán và tổng hợp kiến thức nhanh nhất dưới dạng sơ đồ tư duy. Vì lí do đó mà tôi đã chọn đề tài “Ứng dụng Sketchpad vào dạy phép biến hình”.
1.2. Mục đích của sáng kiến kinh nghiệm	
 Các vấn đề được trình bày trong đề tài này có thể hỗ trợ cho các em học sinh trung học phổ thông có cái nhìn toàn diện hơn và trực quan hơn khi giải các bài toán tìm quỹ tích, dựng hình, chứng minh bằng cách sử dụng phép biến hình.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Đề tài này nghiên cứu cách vận dụng Sketchpad (GSP) trong dạy toán quỹ tích, dựng hình, chứng minh... 
Phạm vi nghiên cứu: Đề tài thuộc chương trình Hình học nâng cao lớp 11. Tuy nhiên không phải đối với mọi bài giảng hình mà phạm vi của nó là tiết ôn tập chương cần tới yếu tố trực quan và tổng hợp kiến thức.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Phải tự nghiên cứu để tạo ra các hình động trên phần mềm trên Sketchpad. Thông qua những ví dụ cụ thể với cách giải đơn giản, tự nhiên nhằm làm cho học sinh thấy được những thế mạnh của việc sử dụng hai phần mềm trên. Các ví dụ minh họa trong đề tài này được lọc từ các sách giáo khoa và sách bài tập. Trong các tiết học trên lớp tôi đã dạy bài trên với nhiều cách để thấy được tính ưu việt khi có sự kết hợp của hai công cụ trên trong bài giảng.
1.5. Những điểm mới của đề tài 
	Điểm mới của đề tài đó là vận dụng và thiết kế được các mô hình động trợ giúp cho quá trình tiếp cận một các khái niệm khó của phép biến hình. Từ mô hình động được thiết kế có thể giúp học sinh phát hiện nhanh tính chất và quỹ tích của hình cần nghiên cứu.
2. NỘI DUNG
2.1. Cơ sở lý luận.
	Trong đề tài này sử dụng các mô hình động được thiết kế trên Sketchpad. Giáo viên phải thành thạo các thao tác, thiết kế ra được các mô hình theo từng bài tập, thể hiện từng bước giải thì trên hình vẽ các thao tác cũng như vậy. Hệ thống bài tập được chuẩn bị từ SGK và sách bài tập.
2.2. Thực trạng
	Bình thường nếu phương pháp truyền thống thì sẽ rất khó hệ thống lại các kiến thức và mối liên hệ giữa các bài học và học sinh rất khó nhớ. Khi ta vẽ hình và dạy các khái niệm, các tính chất của phép biến hình thì học sinh rất khó tiếp thu, lại mất rất nhiều thời gian thể hiện mô hình vẽ bằng phấn trên bảng mà không mang lại hiệu quả cao trong dạy học.
2.3. Giải pháp
2.3.1. Ứng dụng dạy khái niệm
	+ Khái niệm phép tịnh tiến 
GV: Sau khi cho hình động mô tả về phép biến hình và cho học sinh tiếp cận ngay phép tịnh tiến. (GV có thể định nghĩa hoặc yêu cầu học sinh đọc định nghĩa phép tịnh tiến trong sách giáo khoa).
+ Khái niệm phép quay
GV: sau khi cho học sinh tiếp cận khái niệm phép quay thì cho Slide hiện hình ảnh động thực hiện một phép quay tam giác , từ đó để học sinh dễ tiếp thu khái niệm hơn.
+ Khái niệm phép đối xứng trục
GV: chuẩn bị sẵn Slide động về hai tam giác đối xứng qua đường thẳng và cho xuất hiện khi học sinh tiếp cận khái niệm phép đối xứng trục.
- GV: Sau đây các em nhìn lên màn hình xem lại ba phép biến hình trên có tính chất nào chung nhất? GV: Cho hiện Slide và học sinh sẽ phát hiện tính chất chung đó là: bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kì.
+ Khái niệm phép vị tự
GV: Lấy ví dụ thực tiễn về phép vị tự, sau đó cho hiện slide động về phép vị tự để học sinh tiếp cận khái niệm này. (học sinh tự ghi định nghĩa phép vị tự).
GV: Như vậy phép vị tự có bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kì không? Và khi nào nó trở thành phép dời hình?
2.3.2. Hệ thống bài tập 
*Hoạt động 1. 
Bài 1. Trên đoạn thẳng AC lấy điểm B khác A và C. Về cùng một phía đối với đường thẳng AC vẽ hai hình vuông ABPQ và BCMN. 
Hãy chỉ ra rằng có một phép đồng dạng biến thành , xác định tỉ số của phép đồng dạng đó.
Gọi E, F lần lượt là trung điểm của AN và QM. Chứng minh rằng: 
 Với bài tập này thì giáo viên phải chuẩn bị đề bài, hình vẽ trên phần mềm
Sketchpad và các bước thao tác trên hình vẽ như sau:
Bài 1a.
- Câu hỏi 1: Phép đồng dạng là hợp thành của những phép biến hình nào?
- Trả lời: Là hợp thành của một phép vị tự và một phép dời hình.
- Câu hỏi 2: Trong câu này có thể sử dụng cụ thể những phép biến hình nào?
- Trả lời: Thực hiện phép quay sau đó đến phép vị tự 
- Nếu học sinh mà giải ngay được thì tốt, nếu không giáo viên gợi ý bằng thao tác trên hình vẽ được chiếu lên màn hình như sau
	Bước 1. Ta thực hiện phép quay 
Bước 2. Thực hiện phép vị tự 
Lời giải: 
+) Suy ra do đó 
+)Nên 
Vậy, có phép đồng dạng F thỏa mãn 
+) Tỉ số của phép đồng dạng trên là . 
Bài 1b. Trong câu này nếu không sử dụng phép biến hình thì việc chứng minh khá phức tạp. 
Giáo viên có thể hướng dẫn học sinh nhìn trên các slide được trình chiếu :
- Tìm ảnh E’ của E qua ?
- Tìm ảnh của E’ qua ?
Lời giải: 
Ta có (E’ là trung điểm của A’N’ và F, E’, B thẳng hàng). theo tính chất của phép quay suy ra . Vậy, góc 
Hoạt động 2.
Bài 2. (Bài 9 - SGK): Cho đường tròn (O; R) và điểm A cố định. Một dây cung BC thay đổi của 
(O; R) có độ dài không đổi . Tìm quỹ tích các điểm G sao cho 
	Đây là bài tập tìm quỹ tích điểm, giáo viên phải chuẩn bị hình vẽ và các bước thao tác trên hình vẽ như sau:
- Câu hỏi 1: Xác định các điểm cố định,các yếu tố cố định trong hình trên?
- Trả lời: Điểm A, điểm O cố định.
- Câu hỏi 2: Nhận xét về độ dài OM?
- Trả lời: Độ dài BC, OM không đổi.
- Giáo viên: Trong tam giác ABC: G là trọng tâm ta có Nghĩ đến có: 
- Câu hỏi 3: M chạy trên (C) thì điểm G chạy trên đường nào?
( giáo viên gợi ý :Phép biến hình , nếu điểm là ảnh của hình H qua F)
- Trả lời: Điểm G sẽ chạy trên đường tròn (C’) là ảnh của (C) qua .
- Giáo viên: Cho BC chạy và cho hiện quỹ tích của M.
- Sau khi học sinh trả lời xong quỹ tích của điểm G, giáo viên thực hiện tiếp thao tác xuất hiện vết của điểm G
Lời giải:
+) Gọi M là trung điểm BC.
 không đổi. () 
Ta có . Tức là 
- Nếu : quỹ tích M là một điểm O, nên quỹ tích G cũng là một điểm.
- Nếu : quỹ tích M là đường tròn (O; R’), do đó quỹ tích G là ảnh của (O; R’) qua .
Hoạt động 3. 
Bài 3. Cho điểm A cố định nằm trên đường tròn (O) và điểm B cố định nằm trên đường thẳng d, d không đi qua A. Hãy xác định trên d một điểm C sao cho có trọng tâm G nằm trên (O).
Giáo viên chuẩn bị hình vẽ sau:
- Giáo viên: Gọi M là trung điểm của BC nên có do đó ta có 
- Câu hỏi 1: Điểm M chạy trên đường thẳng d thì điểm G chạy trên đường nào ?
- Trả lời: G chạy trên đường d’ là ảnh của d qua . 
- Câu hỏi 2: Vậy điểm G có xác định được không? Hãy nêu cách xác định?
- Trả lời: Xác định được điểm G chính là giao điểm của (O) và d’.
- Giáo viên : gọi học sinh trình bày lời giải
Lời giải: 
+) Cách xác định điểm C.
- Dựng đường thẳng d’ là ảnh của d qua phép.
- Lấy điểm 
- Lấy điểm M là giao của đường thẳng AG với d.
- Lấy điểm C sao cho M là trung điểm của BC.
+) Số nghiệm hình là số giao điểm G của (O) và d’ mà đường thẳng AG không đi qua B.
* Giáo viên : thực hiện thao tác, di chuyển đường thẳng d thì đường d’ di chuyển theo và xảy ra các khả năng sau đây :
- d’ cắt đường tròn tâm O. Bài toán có nghiệm hình.
- d’ không cắt (O) thì bài toán không có nghiệm hình.
Hoạt động 4 
Củng cố bài học. 
- Giáo viên: Qua bài học hôm nay các em nắm được:
-Về lí thuyết: Nhớ được hệ thống chương I - phép biến hình.
 Giáo viên cho hiện lại slide động trên màn hình.
-Về kĩ năng: Vận dụng phép biến hình để: 
	+) Xác định ảnh của một hình
+) Chứng minh
+) Tìm quỹ tích(tập hợp điểm)
+) Dựng hình.
2.4. Hiệu quả của đề tài.
	Sau khi đề tài này được thực hành trên lớp và kiểm tra, đa số học sinh tiếp thu và vận dụng tốt.
Bảng thống kê số phần trăm học sinh hiều bài và vận dụng được.
Lớp 11B2
Dùng bảng và phấn
Dùng bảng và mô hình tự làm
Dùng kết hợp bảng, hai phần mềm trên
51 HS
17% học sinh hiểu bài
8% học sinh vận dụng được
55% học sinh hiểu và vận dụng được
75% học sinh hiểu và vận dụng được
3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
3.1. Kết luận
 Qua các slide động vừa thiết kế để vận dụng vào bài giảng trên lớp và giải bài tập trong bài dạy vừa nêu trên, ta thấy được ưu điểm của việc ứng dụng phần mềm Sketchpad là rất lớn. Mô tả trực quan, ngắn gọn và dễ hiểu. 
3.2. Kiến nghị
 Bản thân tôi qua nhiều năm nghiên cứu phần mềm Sketchpad trong dạy học, tôi nhận thấy phần mềm này rất bổ ích, giúp giáo viên thiết kế các mô hình dạy học tối ưu nhất, dễ hiểu nhất. Đề nghị được sử dụng rộng trong dạy học Toán ở tất cả các trường.
 Mặc dù với tinh thần nghiêm túc, đầy trách nhiệm khi viết đề tài, đồng thời kết hợp với cả giảng dạy trên lớp để kiểm nghiệm thực tế, tuy nhiên trong quá trình viết sẽ khó tránh khỏi các khiếm khuyết rất mong được sự đóng góp của đồng nghiệp để đề tài này có ý nghĩa thiết thực và bổ ích hơn trong nhà trường. Xin chân thành cảm ơn!
XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG
Thanh Hóa, ngày 29 tháng 5 năm 2015
CAM KẾT KHÔNG COPY
HOÀNG VĂN QUANG
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. SGK, sách Bài tập và hình học lớp 11 - NC 
2. Khám phá Hình học 11 - Tác giả: Trần Vui, Lê Quang Hùng, XB - 2007