Geometer Sketchpad - Phần mềm thiết kế hình học động (Bài 1)

Geometer Sketchpad - phần mềm thiết kế hình học động
Bài 1: Đối tượng hình học và quan hệ giữa các đối tượng
 Chúng ta hãy bắt đầu bằng bài viết đầu tiên giới thiệu phần mềm Geometer Sketchpad, một phần mềm đơn giản nhưng rất hữu ích hỗ trợ giáo viên giảng dạy và học sinh học tập môn Toán.
I. Giới thiệu phần mềm Geometer Sketchpad
Geometer Sketchpad là phần mềm có bản quyền
Phần mềm này là sản phẩm có bản quyền của công ty Keypress, một công ty chuyên viết phần mềm giáo dục và sách tham khảo rất nổi tiếng tại Mỹ.
Website của công ty này là: 
Giới thiệu sơ bộ chức năng của phần mềm 
Geometer Sketchpad là phần mềm vẽ hình học động với rất nhiều tính năng nổi bật sau:
- Rất mạnh về chức năng. Các chức năng của phần mềm này không thua kém gì so với phần mềm rất nổi tiếng khác là Cabri Geometry. 
- Dễ dàng cài đặt và sử dụng. Phần mềm nhỏ gọn, chỉ cần sao chép là chạy được.
- Phần mềm không cài đặt khóa, do vậy, theo một nghĩa nào đó, phù hợp với đặc thù của Việt Nam.
- Một trong những lợi thế hơn hẳn của phần mềm này so với các phần mềm cùng loại khác trên thế giới là các concept về công cụ, thực đơn, lệnh rất phù hợp với thói quen hàng ngày của chúng ta. Điều này làm cho phần mềm trở nên phổ dụng và dễ sử dụng hơn so với các phần mềm cùng loại.
- Phiên bản mới nhất 4.06 của phần mềm đã bổ sung khá nhiều tính năng mới hay như khả năng tạo nhiều document trong một tệp, khả năng tạo nhiều các công cụ macro, chức năng print preview, ...
- Tuy nhiên cũng phải kể đến một nhược điểm nhỏ của phần mềm là chưa hỗ trợ dựng đối tượng hình học là đường conic và chức năng thể hiện trên Internet bằng Applet còn chưa mạnh.
- Tóm lại phần mềm Geometer Sketchpad là sự lựa chọn lý tưởng cho các nhà trường Việt Nam dùng như một công cụ hỗ trợ học và dạy môn Toán. Đối tượng sử dụng phần mềm là giáo viên và học sinh.
Có thể tải phần mềm Geometer Sketchpad 4.06 tại đây.
Màn hình làm việc của phần mềm
Ta cần chú ý nhất đến khu vực Thực đơn và Hộp công cụ của phần mềm.
- Thực đơn là nơi thực hiện hầu như tất cả các lệnh và chức năng chính của phần mềm. Mỗi lệnh có một chức năng riêng biệt và tác động lên các đối tượng hình học đã được chọn trước đó trên màn hình làm việc của phần mềm.
- Hộp công cụ chứa 6 công cụ với các chức năng riêng biệt và độc lập với nhau.
II. Các đối tượng hình học và công cụ của phần mềm
Hộp công cụ luôn hiện bên trái của màn hình làm việc chính của phần mềm.
Công cụ Chọn (Selection) có chức năng dùng để chọn và dịch chuyển các đối tượng hình học trên màn hình. Có thể chọn một hoặc nhiều đối tượng khác nhau. Nháy chuột tại vị trí trống trên trang có chức năng hủy chọn tất cả.
Công cụ Điểm (Point) có chức năng khởi tạo các đối tượng ĐIỂM. Điểm là một trong những đối tượng hình học cơ bản nhất của phần mềm. Công cụ Compa (Compass) dùng để khởi tạo các đối tượng là Đường tròn. Đường tròn cũng là một đối tượng hình học cơ bản của phần mềm.
Công cụ Đoạn thẳng có chức năng khởi tạo các đối tượng hình học là Đoạn, Tia hoặc Đường thẳng. Mỗi đoạn, tia hoặc đường thẳng tối thiểu phải đi qua 1 điểm. 
Công cụ Text (Text Tool) có chức năng tạo nhãn cho đối tượng hình học hoặc tạo các hộp chứa chữ trên màn hình. 
Công cụ Macro (Scripting, Custom) là công cụ dùng để tạo ra các công cụ dựng hình khác của phần mềm. 
Ngoài các đối tượng cơ bản vừa nêu trên (điểm, đường tròn, đoạn thẳng, nhãn), phần mềm còn có thể tạo ra được các đối tượng hình học khác như:
- Cung tròn (là một phần của vòng tròn).
- Vùng, miền trong của một hình.
- Các đối tượng đo (ví dụ số đo chiều dài, đo góc, tính toán, ....).
- Hàm số và đồ thị.
Các đối tượng hình học sau phức tạp hơn sẽ được trình bày trong các bài viết sau.
III. Quan hệ giữa các đối tượng hình học
Quan hệ giữa các đối tượng hình học là khái niệm cơ bản nhất của mọi phần mềm hình học động tương tự như Geometer sketchpad. Toàn bộ các đối tượng hình học được tạo ra trong phần mềm có thể kết nối với nhau theo các quan hệ toán học chặt chẽ. Chính sự kết nối toán học này làm cho các đối tượng hình học trở nên "động" và đó chính là toàn bộ sức mạnh của phần mềm. 
Quan hệ giữa các đối tượng hình học là quan hệ phụ thuộc. Một đối tượng B được sinh ra sẽ phụ thuộc một cách toán học vào đối tượng A. Như vậy A phải được khởi tạo trước.
Ta nói: A là đối tượng "cha" của đối tượng B hay B là đối tượng "con" của đối tượng A.
Ví dụ: Trong hình dưới đây A, B là hai điểm được khởi tạo đầu tiên. Đây là các đối tượng Tự do. 
Đối tượng Đoạn thẳng AB được khởi tạo là đoạn nối giữa hai điểm A và B. Đoạn AB là đối tượng con của hai đối tượng điểm A, B. 
Trung điểm M là điểm giữa của đoạn AB. Như vậy điểm M có quan hệ chăt chẽ là "trung điểm" của AB. M là đối tượngh con của đoạn AB.
Hay ngược lại ta nói: các điểm A, B là cha của đoạn AB. Đoạn AB là cha của điểm M.
Ta đã quan sát thấy: một đối tượng cha có thể có nhiều đối tượng con, và ngược lại một đối tượng con có thể có nhiều cha.
Hiểu rõ các quan hệ và ý nghĩa toán học của các đối tượng hình học là chìa khóa quan trọng nhất để hiểu được phần mềm Geometer Sketchpad và các phần mềm tương tự khác.
IV. Vẽ một hình đơn giản
Bây giờ các bạn hãy cùng tôi thao tác để vẽ một hình hình học đơn giản, qua đó hiểu được ý nghĩa của các đối tượng, quan hệ giữa chúng và ý nghĩa của phần mềm.
1. Gõ tổ hợp phím Ctrl-N hay thực hiện lệnh File / New Sketch để bắt đầu một hình vẽ mới.
2. Hãy chọn công cụ vẽ đoạn thẳng trong hộp công cụ. 
3. Sử dụng công cụ Đoạn thẳng này để vẽ trên màn hình một tam giác. 
Hãy thao tác thật cẩn thận vì nếu không ta không thu được một tam giác thật sự:
- Lần đầu tiên nháy chuột hai lần tại điểm đầu và cuối để tạo một đoạn thẳng. Lần thứ hai, nháy chuột tại điểm cuối của đoạn thứ nhất, chú ý khi di chuột lên đầu mút này thấy điểm mút chuyển màu thì mới nháy chuột. 
- Lần cuối cùng thao tác tương tự nhưng chú ý là cả hai đầu mút chỉ nháy chuột khi các điểm đầu mút này đổi màu.
4. Dùng chuột nháy công cụ chọn . Dùng công cụ này để chọn cả 3 cạnh của tam giác. Các đối tượng đoạn thẳng nếu được chọn cũng sẽ đổi màu như hình dưới đây.
5. Thực hiện lệnh Construct / MidPoints từ thực đơn.
Sau lệnh này ta đã thực hiện khởi tạo 3 trung điểm của cả 3 cạnhh của tam giác vừa dựng.
6. Tại bước này ta lại sử dụng công cụ đoạn thẳng để nối các đỉnh của tam giác với các trung điểm cạnh đối diện. Thực hiện cẩn thận các thao tác ta thu được hình dưới đây.
7. Bây giờ ta sẽ vẽ điểm là trọng tâm tam giác.
Quay lại sử dụng công cụ Chọn . Hãy nháy chuột chọn hai đường trung tuyến bất kỳ của tam giác trên, sau đó thực hiện lệnh Construct / Intersection (hay Ctrl-I). 
Điểm giao của hai đoạn này chính là trọng tâm tam giác.
8. Cuối cùng chúng ta sẽ cùng đánh nhãn cho các điểm trên màn hình, bắt đầu từ các đỉnh của tam giác, các trung điểm và cuối cùng là trọng tâm tam giác.
Cách làm như sau:
- Chọn công cụ Nhãn trên hộp công cụ . Khi đưa chuột trên màn hình ta sẽ thấy con trở chuột đổi hình ngón tay.
- Di chuyển chuột đến vị trí điểm cần viết tên và nháy nhẹ chuột. Ta sẽ thấy một chữ cái hiện bên cạnh điểm này. Có thể dùng chuột giữ và kéo rê các chữ cái này đến vị trí khác xung quanh để nhìn rõ hơn. Muốn thay đổi chữ thì hãy nháy đúp chuột lên chữ, một hộp hội thoại xuất hiện cho phép bạn thay đổi chữ. Gõ chữ cái mong muốn và nhấn Enter để kết thúc. 
9. Bây giờ hình đã vẽ xong với các đối tượng có quan hệ toán học chặt chẽ với nhau. Quay lại công cụ chọn , chúng ta có thể tùy ý thay đổi vị trí các đỉnh A, B, C trong khi các trung điểm và trọng tâm G luôn giữ đúng vị trí của mình.
Suu tam:
Trantrungnd1@gmail.com
Danh cho nhung nguoi bat dau hoc!