ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THỊ BÍCH THÀNH SỬ DỤNG PHẦN MỀM GEOSPACE HỖ TRỢ DẠY HỌC HÌNH HỌC KHÔNG GIAN NHẰM GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN TRÍ TƯỞNG TƯỢNG KHÔNG GIAN CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN, 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THỊ BÍCH THÀNH SỬ DỤNG PHẦN MỀM GEOSPACE HỖ TRỢ DẠY HỌC HÌNH HỌC KHÔNG GIAN NHẰM GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN TRÍ TƯỞNG TƯỢNG KHÔNG GIAN CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Toán Mã số: 60.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐÀO THÁI LAI THÁI NGUYÊN, 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, các kết quả nghiên cứu là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Xác nh ận của Người hướng dẫn khoa học PGS.TS Đào Thái Lai Tác gi ả luận v ăn Nguyễn Thị Bích Thành ii LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS-TS. Đào Thái Lai, người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Trường Đại học sư phạm Thái Nguyên, khoa Toán và khoa Sau đại học đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các giáo viên và học sinh các lớp Lí 11, Hóa 11 trường THPT Chuyên Thái Nguyên – Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình thực nghiệm sư phạm. Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp – những người luôn động viên, khích lệ tôi hoàn thành luận văn này. Thái Nguyên, Tháng 8 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Bích Thành iii MỤC LỤC Trang Trang ph ụ bìa L ời cam đoan i L ời cảm ơn ii M ục lục iii M Ở Đ ẦU 1 1. L ý do ch ọn đ ề tài 1 2. M ục đích nghiên c ứu 2 3. Nhi ệm vụ nghiên cứu 2 4. Đ ối t ư ợng nghiên cứu 2 5. Gi ả thuyết khoa học 2 6. Phương pháp ngh iên c ứu 3 7. C ấu trúc luận v ăn 3 CHƯƠNG 1. CƠ S Ở LÝ LU ẬN VÀ THỰC TIỄN 4 1.1. Trí tư ởng t ư ợng không gian 4 1.1.1. Tưởng tượng 4 1.1.2. Trí tưởng tượng không gian 6 1.2. Phát tri ển trí t ư ởng t ư ợng không gian thông qua nội dung hình học không gian ở trường trung học phổ thông 9 1.2.1. Tổng quan về nội dung hình học không gian trong chương trình trung học phổ thông 9 1.2.2. Phát triển trí tưởng tượng không gian thông qua tổ chức hoạt động thể hiện hình biểu diễn của một hình không gian 10 iv 1.2.3. Một số khó khăn và sai lầm của học sinh khi tưởng tượng hình không gian khi học hình học không gian 12 1.3. Phương ti ện dạy học 1 6 1.3.1. Sơ lược về phương tiện dạy học 1 6 1.3.2. Sử dụng công nghệ thông tin làm phương tiện dạy học 1 9 1.4. T ổng quan về một số phần mềm hình học đ ộng giúp phát t ri ển trí tưởng tượng không gian 22 1.4.1. Một số phần mềm hình học động hỗ trợ vẽ hình không gian 2 2 1.4.2. Sơ lược về phần mềm Geospace 26 1. 5 . K ết luận ch ương 1 2 9 CHƯƠNG 2. THI ẾT KẾ MÔ HÌNH BẰNG PHẦN MỀM GEOSPACE NHẰM PHÁT TRIỂN TRÍ TƯỞNG TƯỢNG KHÔNG GIAN 30 2.1. Đ ịnh h ư ớng thiết kế mô hình hình học hỗ trợ phát triển trí t ư ởng tượng không gian cho học sinh trung học phổ thông 30 2. 2 . Thi ết kế mô hình nhằm hỗ tr ợ cho học sinh hình thành biểu t ư ợng không gian về các hình khối cơ bản 31 2.2.1. Hỗ trợ học sinh tưởng tượng về hình chóp 3 2 2.2.2. Hỗ trợ học sinh tưởng tượng về hình chóp cụt 3 5 2.2.3. Hỗ trợ học sinh tưởng tượng về hình lăng trụ 3 7 2.2.4. Hỗ trợ học sinh tưởng tượng về một số hình đa diện đều 4 2 2.2.5. Hỗ trợ học sinh tưởng tượng về một số hình khác 4 5 2.3 . Thi ết kế mô hình nhằm giúp học sinh phát triển trí t ư ởng t ư ợng không gian trong một số tình huống giải toán hình học không gian 48 v 2. 4 . K ết luận ch ương 2 . 7 4 CHƯƠNG 3. TH ỰC NGHIỆM S Ư PH ẠM 7 5 3.1. M ục đích và nhi ệm vụ thực nghiệm 7 5 3.1.1. Mục đích 7 5 3.1.2. Nhiệm vụ 7 5 3.2. Phương pháp th ực nghiệm 7 5 3.3. Quá trình th ực nghiệm 7 5 3.4. Đánh giá k ết quả thử nghiệm 84 3.5. K ết luận ch ương 3 85 K ẾT LUẬN 86 TÀI LI ỆU THAM KHẢO 87 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trí tưởng tượng nói chung và trí tưởng tượng không gian nói riêng có vai trò to lớn trong hoạt động sáng tạo. Mọi cái ở xung quanh chúng ta và do bàn tay con người làm ra, tất cả thế giới văn hóa, khác với thế giới tự nhiên, đều là sản phẩm của trí tưởng tượng của con người và của sự sáng tạo dựa trên trí tưởng tượng đó. Do vậy đối với hoạt động giáo dục, việc rèn luyện trí tưởng tượng cho học sinh là hết sức quan trọng và cần thiết. Trong chương trình giáo dục phổ thông, bộ môn Toán có khả năng to lớn góp phần phát triển năng lực trí tuệ cho người học. Tác dụng phát triển tư duy ở môn Toán không chỉ dừng ở sự rèn luyện tư duy lôgic mà còn ở sự phát triển khả năng suy đoán và tưởng tượng. Phân môn hình học, đặc biệt là nội dung hình học không gian được giảng dạy ở trường trung học phổ thông có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển trí tưởng tượng không gian cho học sinh. Tuy vậy, hình học không gian lại là một nội dung khó với đa số người học. Một trong những khó khăn phổ biến là khả năng tưởng tượng hình không gian của học sinh còn hạn chế khi thực hiện bước chuyển từ hình học phẳng sang hình học không gian, từ đó dẫn đến những sai lầm, thiếu sót. Một cách hiệu quả giúp khắc phục khó khăn trên là giáo viên phải khai thác tốt phương tiện dạy học trong quá trình giảng dạy. Ngoài các đồ dùng trực quan và các ví dụ có sẵn ngay trong thực tế, công nghệ thông tin với nhiều ưu điểm nổi bật có thể được khai thác để trở thành một phương tiện dạy học rất hiệu quả. Hiện nay, có nhiều phần mềm hình học động có khả năng hỗ trợ giáo viên thiết kế các mô hình để sử dụng trong giảng dạy hình học không gian, góp phần phát triển trí tưởng tượng không gian cho học sinh, từ đó nâng cao chất lượng dạy và học nội dung này. 2 Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Sử dụng phần mềm Geospace hỗ trợ dạy học hình học không gian nhằm góp phần phát triển trí tưởng tượng không gian cho học sinh trung học phổ thông”. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu phần mềm hình học động Geospace để thiết kế một số mô hình nhằm giúp học sinh phát triển trí tượng tượng không gian khi học chương trình hình học không gian ở trường trung học phổ thông. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận về trí tưởng tượng không gian và việc phát triển trí tưởng tượng không gian thông qua nội dung hình học không gian ở trường trung học phổ thông. - Tìm hiểu những khó khăn, sai lầm của học sinh khi tưởng tượng hình không gian. - Tìm hiểu phần mềm hình học động Geospace và thiết kế một số mô hình bằng phần mềm hình học động Geospace hỗ trợ dạy học nội dung hình học không gian ở trường trung học phổ thông. - Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của đề tài. 4. Đối tượng nghiên cứu Quá trình dạy học nội dung hình học không gian ở trường trung học phổ thông theo hướng sử dụng phần mềm Geospace nhằm góp phần phát triển trí tưởng tượng không gian cho học sinh. 5. Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức dạy học nội dung hình học không gian ở trường trung học phổ thông với sự hỗ trợ của phần mềm hình học động Geospace một cách hợp lý thì sẽ góp phần phát triển trí tưởng tượng không gian cho học sinh trung học phổ thông. 3 6. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu sách, báo, tư liệu, các công trình nghiên cứu các vấn đề có liên quan đến đề tài. - Phương pháp điều tra phỏng vấn: Phỏng vấn giáo viên và học sinh trung học phổ thông về tình hình thực tiễn có liên quan đến đề tài. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính khả thi và đánh giá hiệu quả của đề tài. 7. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm 3 chương: Chương 1 – Cơ sở lý luận và thực tiễn. Chương 2 – Thiết kế mô hình bằng phần mềm Geospace nhằm góp phần phát triển trí tưởng tượng không gian. Chương 3 – Thực nghiệm sư phạm. [...]... chưa có trí tưởng tượng không gian tốt Phần mềm Geospace có nhiều ưu điểm để giúp học sinh phát triển trí tưởng tượng không gian tốt hơn Có thể sử dụng phần mềm hình học động Geospace để thiết kế các mô hình và chỉ ra cách sử dụng mô hình này trong dạy học nội dung hình học không gian để góp phần phát triển trí tưởng tượng không gian cho học sinh trung học phổ thông 29 ... nghệ thông tin nói chung và các phần mềm hình học động nói riêng trong quá trình hình thành biểu tượng không gian và quan hệ không gian khi dạy học hình học không gian ở trường trung học phổ thông Học sinh trung học phổ thông còn gặp nhiều khó khăn khi học các khái niệm, định lí và giải các bài toán về hình học không gian Một trong những nguyên nhân là học sinh chưa có trí tưởng tượng không gian tốt Phần. .. trình dạy học và sự phát triển của học sinh thì không sử dụng - Công nghệ thông tin không thể hỗ trợ hoàn toàn cho giáo viên trong quá trình giảng dạy Do đó cần phải kết hợp công nghệ thông tin với các phương tiện dạy học khác để đạt được kết quả tốt nhất quá trình trong dạy học 21 1.4 Tổng quan về một số phần mềm hình học động giúp phát triển trí tượng tượng không gian 1.4.1 Một số phần mềm hình học. .. động hỗ trợ vẽ hình không gian Trong hoạt động thực tiễn, học sinh được tiếp xúc với các vật thể trong không gian ba chiều nhiều hơn là các hình phẳng trong không gian hai chiều Trong khi đó, chương trình trình hình học ở trường phổ thông lại dạy cho học sinh nhận biết các hình phẳng trước Do đó, học sinh gặp nhiều khó khăn trong việc hình dung hình phẳng và hình không gian Để giới thiệu cho học sinh. .. gian trong chương trình trung học phổ thông Nội dung hình học không gian được đưa vào giảng dạy trong chương trình toán trung học phổ thông nhằm cung cấp cho học sinh các kiến thức cơ bản về không gian Ơclit ba chiều Toàn bộ phần hình học không gian được bắt đầu từ khoảng giữa kì I lớp 11 và kéo dài cho đến lớp 12 Trong sách giáo khoa Hình học 11 [1], nội dung hình học không gian được trình bày ở 2... ra rằng trí tưởng tượng không gian có quan hệ mật thiết với kết quả học tập môn Toán của học sinh Trí tưởng tượng không gian của học sinh phổ thông, theo chúng tôi có thể xét ở một số biểu hiện sau: - Tưởng tượng trong đầu được một hình nào đó khi nó không có thực trước mắt Ví dụ: Học sinh tưởng tượng được hình lăng trụ lục giác sau khi học khái niệm hình lăng trụ cho dù không được quan sát mô hình về... hiểu về không gian ba chiều, giáo viên có thể sử dụng các mô hình trực quan, và đặc biệt là sử dụng các phần mềm hình học động có khả năng hỗ trợ vẽ hình trong không gian ba chiều cho phép học sinh nhìn thấy hình khối được trình chiếu theo nhiều cách và biến đổi trên màn hình Ưu điểm của việc sử dụng các phần mềm này là học sinh sẽ quan sát được các hình khối ở nhiều vị trí khác nhau, làm cho kinh... được các vị trí trung gian của nó trong quá trình chuyển động Ví dụ: Cho một hình chóp cụt tứ giác, tưởng tượng được sau khi thực hiện liên tiếp phép vị tự, phép đối xứng tâm và phép đối xứng qua mặt phẳng, ảnh nhận được ở vị trí nào 8 1.2 Phát triển trí tượng tượng không gian thông qua nội dung hình học không gian ở trường trung học phổ thông 1.2.1 Tổng quan về nội dung hình học không gian trong chương... kĩ năng tính toán thông qua các bài toán tính góc, tính khoảng cách, tính thể tích Thông qua việc cung cấp các kiến thức và rèn luyện các kĩ năng khi dạy học nội dung hình học không gian, cần chú ý phát triển cho học sinh năng lực trí tuệ, tư duy lôgic và ngôn ngữ chính xác, tư duy thuật toán và đặc biệt là trí tưởng tượng không gian [14] 1.2.2 Phát triển trí tưởng tượng không gian thông qua tổ chức... tưởng tượng của mình có chính xác không và cũng có thể xem như một kênh gợi ý cho học sinh trong quá trình tư duy để tìm lời giải cho một bài toán Hiện nay, có nhiều phần mềm hình học động hỗ trợ vẽ hình không gian và có tác dụng tốt trong việc phát triển trí tưởng tượng không gian như Cabri 3D, Geoplane -Geospace, Calques 3D, Archimedes Geo 3D … Chúng có khả năng mô phỏng những chuyển động hình học trong . DỤNG PHẦN MỀM GEOSPACE HỖ TRỢ DẠY HỌC HÌNH HỌC KHÔNG GIAN NHẰM GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN TRÍ TƯỞNG TƯỢNG KHÔNG GIAN CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học. Geospace hỗ trợ dạy học hình học không gian nhằm góp phần phát triển trí tưởng tượng không gian cho học sinh trung học phổ thông . 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu phần mềm hình học động Geospace. hướng sử dụng phần mềm Geospace nhằm góp phần phát triển trí tưởng tượng không gian cho học sinh. 5. Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức dạy học nội dung hình học không gian ở trường trung học phổ