SKKN Khai thác phần mềm geogebra hỗ trợ dạy học bài “mặt cầu” – hình học 12

PHẦN I: PHẦN MỞ ĐẦU Công văn 4095/BGDĐT- CNTT 2018 về ứng dụng Công nghệ thông tin (CNTT) hỗ trợ đổi mới nội dung, phương pháp dạy, học và kiểm tra đánh giá đã nêu rõ: “ Đẩy mạnh ứng dụng CNTT hỗ trợ đổi mới nội dung, phương pháp dạy và học, kiểm tra đánh giá trong tất cả các môn học. Ưu tiên triển khai các giải pháp mang tính đồng bộ (bao gồm kho học liệu số, bài giảng e-learning, phần mềm thiết kế bài giảng điện tử, phần mềm mô phỏng, thí nghiệm ảo và phần mềm dạy học)”. CNTT là một trong những nhân tố thúc đẩy sự phát triển của nền giáo dục 4.0. Ứng dụng CNTT trong dạy học giúp các phương pháp đào tạo truyền thống chuyển sang một chương mới, hiện đại và hiệu quả hơn. CNTT sẽ thiết lập tương tác hai chiều giữa người dạy và người học. Học sinh (HS) trực tiếp tham gia vào quá trình tìm hiểu kiến thức khiến cho bài giảng trở nên sinh động hơn. Với sự hỗ trợ của các phần mềm dạy học, cả giáo viên (GV) và HS đều được “giải phóng” khỏi những công việc thủ công, tốn thời gian, tạo điều kiện đi sâu vào bản chất bài học. Ứng dụng CNTT có nhiều ưu điểm nổi bật như: Tối ưu hóa các bài giảng bằng các chương trình học được lập trình sẵn, kích thích đa giác quan, tạo sự hứng thú cho HS; tăng khả năng tư duy, tưởng tượng, thúc đẩy tính chủ động cho các em; hạn chế lối giảng dạy “thầy ghi trò chép”, tạo ra quá trình tương tác qua lại giữa người dạy và người học; …
Trong dạy học hình học 12, có những tình huống dạy học nếu chỉ sử dụng các phương tiện truyền thống mà không ứng dụng CNTT, GV khó có thể giúp HS hiểu và hình dung được một số tri thức, hình ảnh trừu tượng đặc biệt là phần hình học không gian. Các đối tượng mà hình học không gian hướng tới thường gần gũi và dễ dàng bắt gặp trong cuộc sống. Tuy nhiên nó lại trở nên khó hiểu với học sinh khi ở lớp học vì đối tượng mà học sinh được tiếp xúc là những hình ảnh 2D với những qui ước và cách biểu diễn phức tạp. Khó khăn chính là học sinh phải tưởng tượng quá nhiều vì không có mô hình, hình ảnh minh họa trực quan.
Thực trạng tại trường THPT Quỳ Hợp 3, HS đa phần khả năng tiếp thu còn hạn chế, đặc biệt là khả năng tưởng tượng và giải các bài tập hình học không gian. Mặt cầu là chủ đề giới thiệu với nhiều phần kiến thức trừu tượng như khái niệm mặt cầu, khối cầu, thiết diện mặt cầu với mặt phẳng, mặt cầu nội tiếp, ngoại tiếp đa diện, nội tiếp, ngoại tiếp khối tròn xoay. HS khó có thể tự tưởng tượng hoặc vẽ hình để tìm ra lời giải bài toán.
Giáo dục đã có những bước chuyển mình để trở thành một “nền giáo dục 4.0”, đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Nhờ sự tiện ích mà các thiết bị công nghệ mang lại, nhiều phương pháp dạy học bằng cách sử dụng phần mềm trên điện thoại hay máy tính đã được đưa vào trong chương trình giảng dạy. Trong đó GeoGebra là phần mềm toán học động đang được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau ở các nước trên thế giới. Trong dạy học Toán, phần mềm GeoGebra có nhiều ưu điểm như tích hợp nhiều nội dung hình học (2 chiều và 3 chiều), đại số, xác suất, thống kê, đồ thị và bảng tính, là một trong những phần mềm toán học động
5
hàng đầu, hỗ trợ hiệu quả cho quá trình dạy học. Sử dụng phần mềm Geogebra giúp HS tưởng tưởng hình học không gian tốt hơn, giúp các em có cái nhìn trực quan về phần thiết diện, phần mặt cầu nội tiếp, ngoại tiếp đa diện, từ đó tìm ra lời giải một số bài toán liên quan đến mặt cầu dễ dàng hơn. Hiện tại đã có nhiều phần mềm như Geogebra Calculator Suite hay Geogebra 3D Graphing Caculator học sinh có thể tải trên điện thoại từ cửa hàng Google Play và sử dụng các chức năng y như phần mềm Geogebra.
Với mong muốn đem lại cho các em những bài giảng sinh động, hấp dẫn, giúp các em học hình học không gian một cách dễ dàng hơn lại nhận thấy sự phù hợp giữa những ưu điểm nổi bật của phần mềm Geogebra với những khó khăn khi giảng dạy bài “Mặt cầu” – Hình học 12, tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài “ Khai thác phần mềm Geogebra hỗ trợ dạy học bài “Mặt cầu” – Hình học 12”.
1.2. Mục đích nghiên cứu
Sáng kiến khai thác phần mềm Geogebra nhằm thiết kế các mô hình động phục vụ giảng dạy bài “ Mặt cầu” – Hình học 12 , cung cấp nguồn học liệu phong phú trong các hoạt động của kế hoạch bài dạy, nhằm trực quan hóa các hình vẽ một cách sinh động, giúp HS dễ quan sát, dễ hình dung về mặt cầu cũng như dễ dàng định hướng được cách giải, phát hiện ra được các tính chất của hình trong các bài tập liên quan đến mặt cầu.
Hướng dẫn HS biết sử dụng một số chức năng công cụ vẽ hình của phần mềm Geogebra trong vẽ hình không gian liên quan đến mặt cầu, tạo hứng thú, tăng khả năng sáng tạo, tưởng tưởng cho học sinh, kích thích sự ham hiểu biết, tìm tòi, khám phá trong các tiết học và giúp học sinh tích cực tương tác bài học cùng với GV bộ môn. Sáng kiến cũng góp phần cải thiện năng lực số cho cả GV và HS.
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đề tài được tiến hành với đối tượng nghiên cứu là 41 học sinh lớp 12A2 trường THPT Quỳ Hợp 3 năm học 2022 – 2023.
Phạm vi nghiên cứu: bài Mặt cầu SGK Hình học 12 và một vài dạng toán liên quan đến mặt cầu nội tiếp, ngoại tiếp. Các hình vẽ trong đề tài được vẽ trên phiên bản Geogebra Classic 5.0.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý luận: qua SGK hình học 12, qua tài liệu, sách tham khảo, các thông tin về phần mềm Geogebra, bài báo khoa học trên internet.
Phương pháp thực nghiệm sư phạm: thực nghiệm sư phạm tại trường để kiểm tra tính hiệu quả việc sử dụng phần mềm Geogebra trong dạy học mặt cầu và nâng cao năng lực số cho HS.
Phương pháp đúc kết kinh nghiệm giáo dục: từ kinh nghiệm thực tiễn qua các năm giảng dạy của bản thân và học hỏi từ đồng nghiệp.
6

Phương pháp điều tra, quan sát: Thiết kế phiếu điều tra, khảo sát từ GV và HS trên Google Form, dự giờ đồng nghiệp, tiếp nhận những góp ý của GV và HS về bài dạy, phân tích số liệu thu được và rút ra kết luận.
1.5. Dự kiến những đóng góp của đề tài
Đề tài góp phần định hướng cách dạy và học bài: “Mặt cầu” – Hình học 12 theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực, phát huy tính chủ động, ham tìm tòi, khám phá của HS, phát huy phẩm chất và năng lực của người học. Đồng thời cung cấp nguồn học liệu làm tài liệu tham khảo cho GV và HS khi dạy học về mặt cầu.
1.6. Tính mới, tính sáng tạo của đề tài
Giáo viên biết sử dụng, khai thác có hiệu quả phần mềm Geogebra trong việc thiết kế các mô hình động của các hình trong định nghĩa mặt cầu, khối cầu, giao tuyến của mặt cầu và mặt phẳng, mặt cầu nội tiếp, ngoại tiếp đa diện, tạo ra học liệu trực quan, sinh động cho việc xây dựng kế hoạch bài dạy của bài “ Mặt cầu”.
Học sinh được phát triển năng lực số. Đây là một mục tiêu trong chương trình phổ thông 2018 mà giáo viên phải hình thành và phát triển cho học sinh. Học sinh biết sử dụng các thiết bị hiện đại trong việc học, biết sử dụng phần mềm cũng như biết khai thác tài nguyên, học liệu giúp việc học trở nên dễ dàng hơn như: biết vẽ hình, biết mô hình hóa các vật dụng trong thực tế liên quan đến bài học, đặc biệt là trong việc vẽ hình không gian, tìm ra các yếu tố đặc biệt trong hình.
7

PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN
I. CƠ SỞ LÝ LUẬN
1. Phần mềm Geogebra
1.1. Giới thiệu về phần mềm Geogebra
GeoGebra là phần mềm toán học được thiết kế hỗ trợ cho việc dạy và học toán từ tiểu học đến đại học. Phần mềm là sự kết hợp giữa hình học, đại số, giải tích và bảng tính điện tử. Tác giả phần mềm là giáo sư người Áo tên Markus Hohenwater, một giảng viên trường đại học Salzburg, Cộng hòa Áo. Phần mềm GeoGebra được khởi tạo năm 2001 và liên tục được phát triển. Phần mềm đã được hơn 12 giải thưởng ở trên thế giới, chẳng hạn như:
 Năm 2002 và 2003, nhận giải thưởng EASA ( (European Academic Software Award- Giải phần mềm học tập châu Âu) tại Thụy Điển và Áo.
 Năm 2004, nhận giải thưởng Comenius (German Educational Media Award- Giải truyền thông giáo dục Đức) tại Đức.
 Năm 2005, nhận giải thưởng Les Trophées du Libre (International Free Software, category Education- Giải phần mềm miễn phí Quốc tế, hạng mục Giáo dục) tại Pháp.
 Năm 2006, nhận giải thưởng Learnie Award (Austrian Educational Software Award, for “Wurfbewegungen mit GeoGebra”- Giải phần mềm giáo dục Áo cho “Chuyển động mềm với GeoGebra”) tại Áo.
 Năm 2013, nhận giải thưởng MERLOT (MERLOT Award, for Exemplary Online Learning Resources- Giải thưởng MERLOT cho tài nguyên học tập trực tuyến kiểu mẫu) tại Mỹ. …
GeoGebra là phần mềm chạy dựa trên nền Java và nó có thể chạy trên mọi hệ điều hành. Người dùng chỉ cần vào trang web: https://www.geogebra.org/download để tải và cài đặt phần mềm vào máy tính là có thể sử dụng được.
Với các phiên bản mới, GeoGebra có thể xuất bản với giao diện web, nhúng vào phần mềm Powerpoint và có thể xử lí các thao tác như trên phần mềm GeoGebra, tạo cho người dùng thuận lợi hơn rất nhiều khi trình chiếu hay trong giảng dạy. Geogebra là phần mềm miễn phí, mã nguồn mở, đa ngôn ngữ (có thể sử dụng với khoảng 63 ngôn ngữ, trong đó có tiếng Việt).
Giao diện của GeoGebra thân thiện và dễ sử dụng, với các hộp công cụ trực quan người dùng có thể thao tác với phần mềm một cách dễ dàng. Khi ta dùng trỏ chuột vào một công cụ nào đó thì sẽ xuất hiện hướng dẫn để dùng công cụ tương ứng đó, điều này hỗ trợ nhiều cho những người dùng chưa nắm rõ cách dùng nút lệnh. Nếu không thích sử dụng chuột và các nút lệnh thì người dùng có thể thao tác
8

với phần mềm qua hệ thống nhập các câu lệnh, GeoGebra giúp người dùng sử dụng dễ dàng hơn khi cung cấp một hệ thống hỗ trợ gợi ý và hướng dẫn nhập các câu lệnh.
GeoGebra còn có tính cộng đồng lớn với kho dữ liệu tài nguyên phong phú do người dùng khắp nơi chia sẽ để tham khảo, thực hiện các ý tưởng toán học, góp phần giúp việc dạy học toán trở nên thuận lợi và hiệu quả hơn. GeoGebra là phần mềm hình học động, ta có thể định nghĩa điểm, vectơ, đoạn thẳng, đường thẳng, đường cônic cũng như hàm số và thay đổi chúng một cách linh động. GeoGebra là phần mềm miễn phí. Hơn nữa, nó dễ dàng được sử dụng cho các ứng dụng web mà không cần quan tâm đến vấn đề bản quyền.
1.2. Hướng dẫn sử dụng một số chức năng chính của Geogebra liên quan đến vẽ hình không gian
Lựa chọn môi trường làm việc: Khi khởi động chương trình sẽ xuất hiện bảng phối cảnh dùng để lựa chọn môi trường làm việc. Có 3 chế độ thường sử dụng đó là: Đại số & Đồ thị; Hình học; Vẽ đồ họa 3D. Màn hình có thể hiện cả ba chế độ cùng lúc. Ta sẽ chọn 1 trong 3 môi trường này để làm việc (mặc định là Đại số & Đồ thị). Để làm việc với hình học không gian ta chọn chế độ “Hiển thị dạng 3D”. Ta có thể cho ẩn/hiện bảng phối cảnh bằng cách click chuột vào biểu tượng mũi tên ở cạnh phải của cửa sổ để chọn lại một môi trường làm việc khác. Trong chế độ Đại số & Đồ thị có thanh Nhập lệnh ở dưới cùng của cửa sổ dùng để nhập lệnh trực tiếp khi vẽ hình, tính toán.
Menu Hồ sơ: dùng để Tạo file mới (Tạo mới); mở file có sẳn (Mở); xuất bản (Xuất bản) thành file định dạng khác (hình ảnh, html, tex,…) để chèn vào các file văn bản khác
Thanh công cụ: dùng để thực hiện hầu hết các thao tác dựng hình.