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几款实用的数学教学工具

2009-12-14赵云菲王小艳

中国信息技术教育 2009年19期
关键词:计算器画板公式

赵云菲 王小艳

媒体技术在教育中的作用,已经随着信息技术的发展而愈加显著,教学工具软件也在信息化的商业推动下层出不穷,面对众多的教学软件,一线教师困惑了,他们该如何选择合适的教学工具,如何有效地利用媒体技术,如何将工具的功能发挥到最大,从而提高教学效率呢?

数学教师同样面临着信息化、新课改带来的冲击,调查显示,数学教师在课堂运用最多的教育软件是PPT演示程序和Word文字处理软件。但这些大众软件。没有针对数学教学做特殊的设计,因此在编写教案、实施教学的过程中,往往会遇到图形不能呈现、公式不可编辑、计算繁琐等麻烦。因此,笔者向大家介绍几款数学教学工具,这些工具从不同的角度解决了数学教学中图形、公式及计算的问题,还可作为控件插入到文字处理软件和演示程序中,这些整合后的技术,将大大提高教学质量。

几何画板

几何画板是一款探究数学、学习数学的优秀工具,集静态几何作图和动态轨迹运动于一身,同时又可在点、线等元素的运动过程中,保持图形的几何性质不变,有利于师生在学习中,根据变化把握恒定,由表及里地探索图形的规律。因此,它是一款一线数学教师不可或缺的工具、不可不学的技术。

几何画板启动后界面如图1所示,主要包括画板系统窗口、菜单栏、工具栏、画板文档窗口和编辑区。

几何画板有“文件”、“编辑”、“显示”等九个菜单,其中“作图”、“变换”、“度量”,三个菜单在作图过程中使用较多,三者结合,基本上可以呈现所有初等几何问题的图形。利用“作图”菜单可以得出线段的中点、垂线、平行线等,利用“变换”菜单可使对象平移、旋转、缩放,还可以做各种标记,如标记距离、标记中心;利用“度量”菜单可以进行各种图形问题的计算,如计算周长、距离、面积、弧长等。另一个常用菜单是“编辑”菜单里的“操作类按钮”,通过它可以实现动画、移动、滚动、链接等动态效果。

绘图功能。几何画板有“选择箭头工具”、“点工具”、“圆规工具”、“直尺工具”、“文本工具”和“自定义工具”等6个工具。其中“选择箭头工具”和“直尺工具”又分别包含3个子工具,单击该工具时就会出现相应子工具。几何画板就是利用这6个工具,实现强大的绘图功能的。

数形结合解决问题。数学教学不仅仅是图形的教学,最主要的还是复杂的代数关系,而单调的文字所呈现的信息远不如图形包含的信息量大,因此将数形结合起来才是最有效的教育与学习方式,几何画板就做到了这一点。几何画板中的“度量”菜单提供了丰富的度量、计算功能,它可以度量线段的长度,角的度数,图形的面积、体积等,而且这些计算结果会随着图形的运动、变化而改变,如利用线段的长度为系数构造二次函数图像,当线段长度改变时,二次函数图像也随之发生改变,助于教师讲解二次函数图像与系数之间的关系,这就是上文提到的在变化中把握恒定,有助于教师探究,有利于学生理解。

嵌入PowerPoint。几何画板可以解决很多图形、数形问题,但是教师的课件制作,最多的还是使用PowerPoint,因为PowerPoint的文本演示功能,是几何画板做不到的。那么是否可以在PowerPoint中方便快捷地进行几何画板的操作呢,答案是肯定的。我们只要在计算机上安装几何画板控件,然后打开PowerPoint文档,在控件工具里面选择“AcfiveX几何画板控件”即可添加几何画板文件了。这时在演示文档的情况下,就可以看到几何画板中的动画,还可以拖动点、线等元素改变图形的形状,就和在几何画板系统操作一样。

函数作图工具MathGV

MathGV是另一款绘制图像的软件,相对于几何画板而言,它在函数图像的绘制方面更具有专业性,可以根据学习者(教学者)的需要,得出各种一维函数、二维函数及三维函数图像。MathGV包含三种不同形式的图像,即直角坐标图、极坐标图和三维坐标图,这三种图几乎可以做出所有的二维函数、参数函数、反函数以及三维函数图像,是一款功能很强的函数作图工具。其主要特点归纳起来有如下几点。

界面简洁,操作方便。如图2所示。MathGV是一款绿色软件,无需安装即可直接使用,打开的系统界面上只有菜单栏和工具栏,因为它的多数功能是通过对话框的形式来操作的。操作时只需建立合适的坐标系,添加相应的函数,绘图区就会自动生成图像。

绘图功能强大。MathGV将所有函数分成二维函数、参数函数、反函数和三维函数,同时也支持多次函数,它通过直接坐标图、极坐标图和三维坐标图将这些函数图像呈现出来,并且这些图像一经绘制,立即生效。

图像处理性良好。在MathGV中绘制出的图像都是可调整大小的位图,能在滚动的窗口中显示,而这些调整和滚动不会改变函数的性质和关系。MathGV中的图像可以直接保存为jpg或jpeg形式的图片,方便使用者将其插入到Word、PowerPoint等其他程序中。

全面的计算功能。MathGV支持负数、小数及分数的运算,并可将计算结果赋给函数。

目前,MathGV软件已经升级到3.1版本了,各教学网站均有下载,MathGV唯一的不足是迄今只发布了英文版,没有汉化版的,有待研究者进一步研究、完善。

Math Type

数学教案的编写、试题的开发以及课件的制作,都免不了要呈现复杂的数学公式,而大多数人在文字处理软件和演示程序中,总不能得心应手地编辑公式,虽然Office软件也有自带的“公式编辑器”,但只能满足基本的使用要求。Math Type是一款功能强大的公式编辑器,并且可以嵌入到文字处理软件和演示程序中,使用方便。如图3所示。

Math Type主要有以下的优点。

强大的公式编辑能力。Math Type内置了7种样式的公式,即代数公式、极限公式、统计公式、矩阵公式、集合公式、三角函数公式和几何学公式,还附加了上百种公式符号及专用符号字体,不仅仅适用于数学,还涵盖了物理、化学、地理等学科的公式。另外Math Type还提供了“自定义公式”的功能,使用者可以根据自己的需要,将使用频率比较高的公式添加到Tab8或Tb9公式集选项卡中,这就避免了每次使用每次编辑的情况,方便快捷。Math Type里的公式可以保存为wmf或gif格式(这里提倡保存成wmf格式,gif格式图片插入到word文档中十分不清晰),作为图片插入到Word文档中。

支持批量修改。一份试卷或一份教案往往含有很多公式,如果这时需要修改的话,是不可以一个一个修改的,那样既花费时间,又容易出错,倘若这些公式是用Math Type编辑的,就可

以在Math Type里面批量修改了,修改字体大小、字型及颜色等。所以建议教师们,在文字处理软件里面插入公式最好用Math Type,而不是用“公式编辑器”。“公式编辑器”的功能远不如Math Type来的齐全、专业,特别是高中数学某些特殊公式,它是无法呈现的。

与文字处理软件兼容。Math Type与Word、PowerPoint等软件兼容性良好,只要下载一个安装软件包(注意:是安装后的文件,非安装的源文件。)解压后直接运行EXE文件一次,再在Word或PowerPoint中插入MathType对象即可。

TI图形计算器

现在教学中逐渐融入信息技术的元素,要求做到与媒体的整合,但是在多媒体设备还没有进入每一个教室的情况下,我们不能要求每一节课都能用计算机、投影仪来呈现,这时就需要一款方便携带的现代技术支持教学。TI图形计算器正是这样一款便携式的现代技术,如图4所示。

TI图形计算器的外形类似于普通计算器,但其功能却是普通计算器不可比拟的。它具有数据处理功能、函数和图形功能以及简单编程功能等,还可以模拟一些数理实验,让学生在解决问题的过程中学习知识,获得经验,因此是一款辅助教学、优化学习的好工具。

利用TI图形计算器辅助教学,有以下优点。

TI图形计算器作为一种现代手持技术,价格不高,容易获取,在没有或缺少多媒体教室的地区、学校,它无疑是将数学教学与多媒体结合的最好工具。TI图形计算器程序也可以在计算机上运行,运行的界面就如同在计算机上面放了一个TI图形计算器,可以点击上面的按键进行操作。

TI图形计算器能够动静结合地呈现信息,学生不仅获取到屏幕上的信息,还可以根据自己的疑点和难点,动手操作,亲自试验,理解图形轨迹形成和发展的过程,从而认知数学概念的本质。例如,三角函数图像的形成,是可以通过标准正弦(余弦)函数图像的缩放、平移而得到,这个过程在传统教学中,教师是无法演示的,这里通过TI图形计算器就可以很直观明了的向学生解释这一过程了。

TI图形计算器不仅仅是针对图形的教学,还可以解决复杂的数学运算问题,进行繁琐的数据处理。

TI图形计算器最大的优点还是它的便携性,尽管现在的笔记本电脑也是可以携带的,而且其功能更多,但是这样一款专门针对数学教学的手持设备,也是不错的选择。

3D数学教学平台

3D数学教学平台与上面介绍的几何画板最大的不同之处就在于“立体”二字,它是一个用来设计立体几何课件的工具,该软件采用了三维动画设计技术,可从不同角度展示立体几何元素之间的联系。这款软件特别容易使用,制作课件快速,教师可边讲解,边演示制作,解决了广大教师做立体几何课件难的问题。

3D数学教学平台具有的功能基本上可以满足广大数学教师上立体几何课的需要,其主要功能包括:绘制三维图形、取定比分点、作垂线、标示字母等,所有立体图形都可左右、上下旋转、放大、缩小,特别需要说明的是该软件还集成了立体几何中主要定理、定义的演示,如三垂线定理、异面直线所成角、二面角及其平面角等。这些立体图形,教师无需再进行制作,可以直接使用,下图是利用该软件绘制的正方体图例,可以在左侧的工具栏选择不同工具做点、圆或直线,整个过程中图形都处于旋转状态,通过上边的旋转方向按钮,可以改变立体图旋转的方向,从各个角度观察图形,如图5所示。

除了能够满足教师上立体几何课的需要,3D数学教学平台还能够满足教师上平面几何的需要。教师可用它方便的绘制抛物线、椭圆、双曲线、正弦、余弦、正切、余切曲线等,并且能够动态修改图形中的各种参数。

目前对于立体几何工具,教师群中存在一些争议,有人说它直观、方便,有助于学生的理解,而有的人却说它阻碍了学生空间想象能力的发展,因为学生看到现成的立体图形,就懒于想象,而逐渐依赖于工具。可见,工具的使用,当致力于效益的提高,而不能为使用而使用。

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