Giáo trình sử dụng phần mềm hỗ trợ dạy học Toán

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRỊNH THANH HẢI

GIÁO TRÌNH

SỬDỤNGPHẦNMỂMHỖTRỢ

DẠYHỌCTOÁN ■ ■

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRỊNH THANH HAI

GIÁO TRÌNH

SỬ DỤNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ

D ẠY HỌC TOÁN I ■

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

SÁCH ĐƯỢC XUẤT BẢN BỞI s ự TÀI TRỢ CỦA Dự ÁN GIÁO DỤC ĐẠI HỌC 2

M ục lục

Trang

Lời nói đầu................................................................................................. 7

C hương 1. ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông

trong dạy học ở nhà trường phổ thông.................................9

1.1. Tác động của CNTT-TT tới sự phát triển của xã hội...............9

1.2. Nhà trường hiện đại trong bối cảnh phát triển của công

nghệ thông tin và truyền thông...............................................10

1.3. Úng dụng CNTT-TT trong nhà trường ở Việt Nam..................18

1.4. Tác động của CNTT-TT đến dạy học toán........................... 19

Chương 2. Sử dụng phần mềm Graph trong dạy học to án ...... 31

2.1. Giới thiệu về phần mềm Graph.............................................. 31

2.2. Làm việc với Graph.................................................................31

2.3. Giới thiệu hệ thống Menu.......................................................32

2.4. Một số chức năng cơ bản........................................................35

2.5. Thư viện các hàm của Graph................................................. 39

2.6. Khai thác phần mềm Graph................................................... 40

2.7. Bài tập...................................................................................... 42

Chương 3. Sử dụng Phần mềm hình học động Cabri Geometry...... 43

3.1. Tổng quan về phần mềm hình học động Cabri

Geometry.................................................................................. 43

3.2. Thao tác với các công cụ của Cabri Geometry........................ 49

3.3. Việt hoá giao diện của Cabri Geometry...............................68

3.4. Sử dụng phần mềm Cabri Geometry hỗ trợ dạy học............69

3

3.5. Phương pháp khai thác phần mềm Cabri Geometry hỗ

trợ dạy học toán........................................................................86

C hương 4. Sử dụng Phần mềm Maple trong dạy học toán.......... 95

4.1. Tổng quan chung về phần mềm M aple..................................95

4.2. Sử dụng các lệnh đơn giản của M aple..................................102

4.3. Sử dụng các câu lệnh của Maple hỗ trợ dạy học khảo

sát hàm số................................................................................ 116

4.4. Các câu lệnh của Maple hỗ trợ giải các bài toán giải

tích........................................... ................................................134

4.5. Nhóm các lệnh của Maple hỗ trợ dạy học đại số tuyến

tính............................................................................................ 138

4.6. Khai thác các thư viện của Maple trong dạy học toán........159

Nguồn tài liệu giáo trình đã trích dẫn.............................................185

4

Các từ, cụm từ viết tắt

STT Viết tắt Viết đầy đủ

1 CNTT-TT Công nghệ thông tin và truyền thông

2 MTĐT Máy tính điện tử

3 PM DH Phần mềm dạy học

4 HĐ Hoạt động

5 GV Giáo viên

6 HS Học sinh

7 SGK Sách giáo khoa

8 SBT Sách bài tập

9 PPDH Phương pháp dạy học

10 THPT Trung học phổ thông

5

LỜI NÓI ĐẰU

Hiện nay chúng ta đang chứng kiến sự phát triển như vũ bão của

công nghệ thông tin và truyền thông (ICT). Các nhà khoa học đã

khẳng định: chưa có một ngành khoa học và công nghệ nào lại phát

triển nhanh chóng, sâu rộng và có nhiều ứng dụng như tin học. Sự ra

đời của Internet đã mở ra một kỷ nguyên mới: kỷ nguyên thông tin.

Trong khung cảnh đó, đào tạo và giáo dục được coi là mảnh đất mầu

mỡ để cho các ứng dụng của tin học phát triển. Theo các chuyên gia,

trong giai đoạn tới sẽ có thay đổi sâu sắc trong công nghệ đào tạo và

giáo dục nhờ có tin học và Internet. Những công nghệ tiên tiến của tin

học như Internet, đa phương tiện, truyền thông băng rộng, CD-Rom,

DVD sẽ mang đến những biến đổi có tính cách mạng trên quy mô toàn

cầu trong lĩnh vực đào tạo, giáo dục.

Với mục tiêu nâng cao chất lượng đào tạo, đổi mới phương

pháp dạy học 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 sử dụng CNTT-TT nói chung, phần mềm nói riêng như một công

cụ đắc lực.

Với mục tiêu khiêm tốn là cung cấp những thông tin ban đầu

để bạn đọc có thể khai thác các phần mềm vào công việc giảng dạy,

học tập và nghiên cứu toán học, chúng tôi mạnh dạn biên soạn Giáo

trình S ử dụng phần mềm hỗ trợ dạy học toán.

Giáo trình được biên soạn trước mắt sẽ là tài liệu học tập cho

sinh viên chuyên ngành toán - tin sau đó có thể làm tài liệu tham

khảo cho giáo viên THPT, học viên cao học và những người quan

tâm đến việc khai thác các phần mềm toán.

Đây là một công việc mới mẻ và “quá tải” đối với chúng tôi

nên không thể tránh được sai sót. Rất mong nhận được sự đóng góp

ý kiến của bạn đọc, đặc biệt là các thầy, cô giáo và các em học sinh,

sinh viên - đây sẽ là nguồn thông tin quý giá để chúng tôi hoàn

thiện giáo trình này.

Chúng tôi xin trân trọng cảm ơn.

r r i ' _ • 2

Tác giá

7

C hương 1

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ■ ■

VÀ TRUYỀN THÔNG TRONG DẠY HỌC ■ ■

ở NHÀ TRƯỜNG PHỔ THÔNG

1.1. TÁC ĐỘNG CỦA CNTT-TT TỚI s ự PHÁT TRIỂN c ủ a

XÃ HỘI

Trong những năm gần đây, loài người đã được chứng kiến một

kỷ nguyên gắn liền với sự phát triển nhanh chóng của CNTT-TT.

Internet, công nghệ truyền thông đa phương tiện (Multimedia) đã

mang lại nhiều ứng dụng trong đời sống xã hội như: trao đổi thư tín

qua mạng Internet: e-mail; chính phủ điện tử: e-government; giáo

dục điện tử: e-education; dạy học qua mạng: e-learning', thư viện

điện tử: e-library\ văn hoá số hay văn hoá điện tử: e-culture. Tất cả

đều có một đặc điểm chung là dữ liệu được số hoá và việc trao đổi

thông tin được thực hiện trên mạng. Như vậy CNTT-TT đã xâm

nhập vào mọi ngóc ngách của cuộc sống và trở thành một công cụ

đắc lực không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Con người tiếp

xúc với kho kiến thức khổng lồ của nhân loại qua màn hình máy

tính và giao tiếp với nhau qua mạng Internet, khi đó mọi cản trở về

không gian, thời gian trở nên không đáng kể.

Những thành tựu của CNTT-TT đã tạo ra một cuộc cách mạng

trong hầu hết các lĩnh vực xã hội, kinh tế... Sự thay đổi không chỉ

thấy trong các ngành sản xuất công nghiệp, điện tử, viễn thông mà

ngay trong các lĩnh vực như y tế, tài chính, ngân hàng, thương mại,

quản lý nhà nước... thì CNTT-TT cũng đã thực sự mang lại cho các

ngành này các công cụ mới cho phép đẩy nhanh gấp bội tốc độ xử

lý nghiệp vụ. Có thể kể ra rất nhiều thành tựu khoa học mới ra đời

9

dựa trên cơ sở ứng dụng CNTT-TT như các thành tựu trong V học

(chụp cắt lớp, mổ nội soi, chẩn đoán bệnh và điều trị từ xa...), ưong

sinh học (các nghiên cứu mới về gen, cấy ghép tế bào...). Trong bói

cảnh này, giáo dục không thể là trường hợp ngoại lệ, sớm hay muộn

thì giáo dục cũng phải chịu tác động sâu sắc bởi các thành tựu cùa

c n t t -t t ’

1.2. NHÀ TRƯỜNG HIỆN ĐẠI TRONG B ố i CẢNH PHÁT TRIEN

CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYEN t h ô n g

CNTT-TT đã mang lại những triển vọng mói cho ngành giáo

dục ở chỗ CNTT-TT không chỉ thay đổi căn bản phương thức điểu

hành và quản lý giáo đục (Education Management Technology) mà

còn tác động mạnh mẽ làm thay đổi nội dung và phương pháp dạy

học. CNTT-TT đã trở thành một bộ phận giáo dục về khoa học,

công nghệ cho mọi HS. Kỹ năng về MTĐT đã trở thành một trong

những kỹ năng thiết yếu của HS.

1.2.1. CNTT-TT góp phần đổi mới nội dung, phương pháp

dạy học

Ngay từ khi MTĐT ra đời, các chuyên gia giáo dục đã chú ý

khai thác thế mạnh của MTĐT trong lĩnh vực giáo dục và đào tạo

(GD&ĐT).

Hội nghị quốc tế về giáo dục đại học thế kỷ 21 “Tầm nhìn và

hành động” tại Paris diễn ra từ ngày 5 đến 9 tháng 10 năm 1998 do

UNESCO tổ chức đã đưa ra ba mô hình giáo dục:

Mô hình Vai trò

trung tâm

Vai trò

người học

Công nghệ

sử dụng

Truyền

thống

GV Thụ động Bảng, tivi, radio,

đèn chiếu

Thông tin Người học Chủ động MTĐT

Tri thức Nhóm HS Thích nghi cao độ MTĐT và mạng

10

MTĐT đã đóng vai trò quyết định trong việc chuyển từ mô

hình truyền thống sang mô hình thông tin và sự xuất hiện cùa mạng

máy tính là tác động chính để chuyển từ mô hình thông tin sang mô

hình tri thức.

Như vậy, từ những hình thức đơn giản ban đầu, việc ứng dụng

CNTT-TT trong GD&ĐT ngày càng khẳng định được tính ưu việt

vượt trội so với các phương tiện, đồ dùng dạy học truyền thống vì

CNTT-TT không chỉ là một công cụ hỗ trợ dạy học mà còn là tác

nhân góp phần tạo ra một cuộc cách mạng trong GD&ĐT.

• Những thành tựu của CN TT-TT có thê khai thác trong dạy học

Trong thập niên vừa qua, CNTT-TT có tốc độ phát triển rất

nhanh. Bên cạnh công nghệ phần cứng liên tục phát triển thì công

nghệ phần mềm cũng không ngừng đưa ra thị trường những ứng

dụng mới trong nhiều lĩnh vực. Trong các thành tựu đó, có rất nhiều

kết quả có thể khai thác trong dạy học:

- Công nghệ đồ hoạ 2 chiều, 3 chiều trên máy tính để thiết kế

các PMDH, các thí nghiệm ảo hay một quá trình khoa học nào đó

được thu gọn... Mặt khác thông qua giao diện đồ họa các PMDH

trở nên rất “thân thiện” với người sử dụng, đây là một trong các lý

do để phổ cập việc sử dụng PMDH cho GV và HS.

- Công nghệ đa phương tiện (multimedia) cho phép tích hợp

nhiều dạng dữ liệu như văn bản, biểu đồ, đồ thị, âm thanh, hình ảnh,

video... vào bài giảng nhằm giúp HS có điều kiện tiếp thu bài học

qua nhiều kênh thông tin khác nhau.

- Việc trao đổi thông tin giữa GV với HS, giữa HS với HS được

thực hiện trực tiếp hoặc gián tiếp qua mạng và Internet.

- Sự phát triển của các ngành khoa học trong lĩnh vực tin học

như trí tuệ nhân tạo, hệ chuyên gia, mạng noron, xử lý tri thức đã

cho phép chế tạo và điều khiển MTĐT bắt chước suy nghĩ và những

11

hành động của con người. Trong thời gian gần đây việc sử dụng

MTĐT trong các công việc đòi hỏi suy luận như chứng minh các

mệnh đề toán học đã trở thành hiện thực.

Như vậy, qua những ứng dụng trình bày sơ lược ở trẽn chúng

ta có thể hình dung được hiệu quả và tiềm năng ứng dụng các thành

tựu của CNTT-TT trong dạy học là rất lớn.

• C N TT-TT tạo ra một môi trường dạy học mới

CNTT-TT tạo ra một môi trường dạy liọc hoàn toàn mới 50 với

môi trường dạy học truyền thống bởi các yếu tố sau:

- Tài nguyên học tập phong phú. Ngoài sách giáo khoa, tài liệu

tham khảo, còn có “Sách giáo khoa điện tử" dưới dạng CD-ROM,

DVD...

- HS được tiếp cận bài học qua nhiều kênh thông tin đa dạng

như văn bản, hình ảnh tĩnh, hình ảnh động, đổ thị, biểu đồ, âm

thanh, video...

- HS có cơ hội quan sát, tìm hiểu và hình thành các khái niệm phức

tạp trong cuộc sống thông qua các mô hình ảo do MTĐT cung cấp.

- PMDH đã tạo ra môi trường thuận lợi để tổ chức các hoạt

động học tập hướng vào việc lĩnh hội tri thức, khuyến khích HS tìm

tòi, luyện tập những kỹ năng cần thiết và năng lực sử dụng thông tin

để giải quyết vấn đề, góp phần phát triển tính sáng tạo, khả năng tư

duy độc lập, phương pháp học tập và cách thức làm việc hợp tác

trong đó việc xử lý thông tin một phần được thực hiện nhờ MTĐT

và như vậy CNTT-TT đã trở thành một bộ phận của bài học.

- Tương tác, trao đổi thông tin đa chiều giữa GV và HS, giữa

HS với HS, giữa gia đình và nhà trường... được thực hiện qua mạng

và Internet, như vậy Internet vừa là kho thông tin khổng ló chứa

đựng tri thức nhân loại vừa là chiếc cầu nối mọi người lại với nhau.

12

- CNTT-TT cho phép cá thể hoá dạy học ở mức độ cao. Nhờ

các PMDH mà người GV có thể thông qua MTĐT để đưa ra khối

lượng kiến thức phù hợp với đặc điểm riêng của từng HS. Trong quá

trình học tập với sự trợ giúp của CNTT-TT, mỗi HS nhận được một

nhiệm vụ riêng tuỳ theo tiến độ của mình. Như vậy, CNTT-TT đã

cho phép thực hiện phương thức dạy học một-một (điều này rất khó

thực hiện trong các môi trường dạy học khác).

- Khai thác CNTT-TT thay thế GV trong một số khâu của

quá trình dạy học (xét toàn bộ quá trình thì CNTT-TT chỉ là

công cụ của GV).

Vai trò của CNTT-TT trong việc tạo ra một môi trường dạy học

mới cũng đã được nhiều chuyên gia giáo dục như Nguyễn Bá Kim,

Quách Tuấn Ngọc, Đào Thái Lai và Sheldon Shaefer... khẳng định.

• C N TT-TT góp phần đổi mới việc dạy học

CNTT-TT là công cụ đắc lực góp phần đổi mới việc chuẩn bị

và lên lớp của người thầy:

- Cung cấp cho GV nhiều phương tiện dạy học mới như

MTĐT, máy chiếu đa năng, bảng điện tử...

- Hỗ trợ GV gia tăng giá trị lượng thông tin đến HS, hình thành

nhiều kênh trao đổi thông tin hai chiều giữa GV và HS.

- Đưa ra nhiều lựa chọn để GV chuẩn bị bài giảng và tiến hành

lên lớp sao cho phát huy cao nhất tính tích cực chủ động của HS.

- Cho phép GV thực hiện việc phân hoá cao trong dạy học.

- Ngoài việc dạy học trên lớp còn có thể dạy học từ xa qua

mạng LAN, WAN và Internet. Trong môi trường đa phương tiện

cho phép thực hiện hình thức dạy học hợp tác.

CNTT-TT tác động một cách tích cực tới quá trình học tập của

HS, tạo ra một môi trường thuận lợi cho việc học tập mà đặc biệt là

tự liọc của HS:

13