第五章>>第一节 用几何画板制作多媒体课件
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几何画板简介
几何画板的操作与使用
 
★ 网络教育学院本科学习阶段学生
 


Ⅰ.几何画板简介

  《几何画板》软件是由美国Key Curriculum Press公司制作并出版的几何软件。它的全名是《几何画板--21世纪的动态几何》。   
  《几何画板》是一个适用于几何(平面几何、解析几何、射影几何等)教学的软件平台。它为老师和学生提供了一个探索几何图形内在关系的环境。它以点、线、圆为基本元素,通过对这些基本元素的变换、构造、测算、计算、动画、跟踪轨迹等,它能显示或构造出其它较为复杂的图形。它的特色首先能把较为抽象的几何图形形象化,但是它最大的特色是“动态性”,即:可以用鼠标拖动图形上的任一元素(点、线、圆),而事先给定的所有几何关系(即图形的基本性质)都保持不变,这样更有利于在图形的变化中把握不变,深入几何的精髓,突破了传统教学的难点。   
  《几何画板》操作简单,只要用鼠标点取工具栏和菜单就可以开发课件。它无需编制任何程序,一切都要借助于几何关系来表现,因此它只适用于能够用数学模型来描述的内容--例如部分物理、天文问题等。因此,它非常适合于几何老师使用,因为用它进行开发最关键的是“把握几何关系”--这正是老师所擅长的。用《几何画板》进行开发速度非常快。一般来说,如果有设计思路的话,操作较为熟练的老师开发一个难度适中的软件只需5--10分钟。正因为如此,老师们才能真正把精力用于课程的设计而不是程序的编制上,才能使技术真正地促进和帮助教学工作,并进一步推动教育改革的发展。   
  学习数学需要数学逻辑经验的支撑,而数学经验是从操作活动中获得。离开人的活动是没有数学、也学不懂数学的。在老师的引导下,《几何画板》可以给学生创造一个实际“操作”几何图形的环境。学生可以任意拖动图形、观察图形、猜测并验证,在观察、探索、发现的过程中增加对各种图形的感性认识,形成丰厚的几何经验背景,从而更有助于学生理解和证明。因此,《几何画板》还能为学生创造一个进行几何“实验”的环境,有助于发挥学生的主体性、积极性和创造性,充分体现了现代教学的思想。从这个意义上说《几何画板》不仅应成为教师教学的工具,更应该成为学生的有力的认知工具。在当前大力开展素质教育和减负工作的情形下,把《几何画板》交给学生无异于交给学生一把金钥匙,是一件特别有意义的事。   
  由此可见,《几何画板》是一个“个性化”的面向学科的工具平台。这样的平台能帮助所有愿意使用技术的老师在教学中使用技术,也能帮助学生在实际操作中把握学科的内在实质,培养他们的观察能力、问题解决能力,并发展思维能力。可以认为,类似《几何画板》这样的平台代表着教育类工具软件的一个发展方向。
1. 几何画板的主要特点

A. 简明朴素。
  简明:它的制作工具少,制作过程简单,学习掌握容易。“几何画板”能利用有限的工具实现无限的组合和变化,将制作人想要反映的问题表现出来。学习掌握它较为容易,不需要花很多的精力和时间来学习软件本身,而强调软件对学科知识的推动和理解。不能否认目前也有许多好的制作工具软件,但这些软件往往较难掌握,或者制作过程与学科本身知识相差很远,只是一种对某一问题的模拟再现。“几何画板”制作过程较为简单,对问题的反映是在对学科知识理解基础上甚至是利用学科知识本身来解决问题,因而使用“几何画板”制作出的课件更符合学科知识本身的要求。
  朴素:它的界面清爽干净,仅一块白板而已,制作出的课件也没有过多的华丽的装饰,只是制作者本人想要表达的主题。也正是它的朴素,从而使它对问题的反映显得直接而清楚,使课件本身对问题的阐述、剖析及对难点的突破显得有效而有针对性,使课件的作用发挥到极限。这正是一个好的教学辅助课件的一个必要的条件——针对性。
B. 短小精悍。
  小巧:“几何画板”制作课件时,投入人力少,一个教师花十几分钟,最多一、二个小时就能制作出一个好的课件,教师只要利用一些零星时间就能开发制作课件。投入财力少,“几何画板”对计算机的要求不高,目前一般学校的条件都能满足。占用空间小。一个用“几何画板”制作的课件只不过几KB而已,大的也不过几十KB,而其它课件往往上百KB,甚至上MKB,这也使“几何画板”课件便于携带和交流,也使制作过程变得随机性,上课也变得简单,不再需要拿硬盘或刻录光盘来上课。
  精悍:(1)由于它和学科知识联系紧密,故对学科知识的反映准确,使课件对问题的突破更为直接有效。(2)由于它的强大计算功能,使有些数值的变化不再是原来的一些特殊值,而变成连续值,使问题变得清楚。(3)“几何画板”有很强的交互性。由于在制作中利用学科知识,使课件中包含若干个变量,在“几何画板”制作的课件中,这几个变量是可随机变化的,使在利用课件上课时,能通过控制变量的变化,使学生更好地理解问题中各个物理量的关系。(4)可再开发性,利用“几何画板”的随机计算功能,可实现一些问题的再开发。
2. 操作界面:
  启动《几何画板》。可以看到《几何画板》窗口由"功能菜单"、"工具框"、"工作区"及"状态条"四大模块组成,如图。前三部分只要有运用其他软件的基础很容易上手,这里提醒一下状态条的运用,要进行画图操作时,要注意观察状态条上的提示,看对象之间的关系是否符合要求,比如:点是否在某条线上,圆是否过某定点等。将鼠标移动到窗口右上角的“X ”处并单击,就可以关闭《几何画板》。
  下面仅介绍几何画板的菜单。
3. 菜单栏
文件
主要提供有关文件等命令
编辑
对对象提供编辑功能
显示
用来设置显示对象的外观等
构造
用于绘制各种几何图形等
变换
用于变换等各项操作
测算
提供各种测量等
图面
用于格栅显示、坐标变换等
窗口
用于窗口操作、建立脚本等
帮助
从中可获得更多的有关几何画板的信息
  
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Ⅱ.基本操作

1. 快速入门
  作线段AB的中垂线
  目的:体验一下一个小课件的制作,即使你没有使用几何画板的基础,跟着操作步骤,你也可以制作出一个简单实用的课件。

步骤
操作
说明
1
通过开始菜单或桌面快捷方式打开几何画板,这时会出现在界面篇中介绍过的窗口。 未保存过的文件以“画?1.gsp”表示,以后建立的文件依次增加数字表示。
2
选中工具箱中的“线段”工具,在工作区中画一条直线AB。 如图:
3
选中“箭头”工具,移动鼠标到线段AB上,单击左键。图形状态如右。有两个黑色方块表示选中了线段AB 如图:
4
由菜单:“构造”-->“中点”,绘制线段AB的中点C, 如图:
5
选中“箭头”工具,按住shift的同时点击线段AB和点C,同时选中这两个对象。 如图:
6
由菜单:“构造”-->“垂直线”,就作出了线段AB的中垂线。 拖动点A或点B,改变线段的长短可位置,可以发现,所作的中垂线也相应的改变位置,这就是运动中保持几何关系不变。
7
由菜单:“文件”-->“保存”,弹出“文件保存为”对话框。 注意:这里的对话框和一般的应用程序的保存文件对话框外观上有较大的区别。
通过双击盘符改变位置,但双击“D”时不一定来到D盘的根目录,而会到你最近在D盘使用过的位置,这时可双击[..]退回该文件夹的上一级,只到选到你想要的位置。
改文件名你想取的,比如说“中垂线”,点击“确定”,文件以指定的名字保存在指定的位置。
2. 画一个点并取名
  目的:学习画点,以及如何给点标记你想要的标签。
步骤
操作
说明
1
选中工具箱中的“画点”工具,在工作区中单击,屏幕上出现一个非实心的小圈,即是几何画板中的点。 如图:
2
选中工具箱中的“文本”工具(有的书也称为“注释”工具),在工作区中单击刚才画的点,点的标签出现。 如图: 1、如果在此之前你没有做过绘图的任何操作,默认出现的第一个点是“A”,以后依次为B、C…。
2、如果要取消标签的显示,再用“文本”工具单击该点即可。
3、如果标签和图形有重叠,可用“文本”工具按住标签拖动到适当位置。但不可能离得太远。
3
用“文本”工具双击标签“A”,在弹出的对话框中,输入你需要的字母。
1、一般点用大写的拉丁字母表示。
2、如果需要,也可以输入中文,比如要提示操作者的动作时。
3. 任意画一条线段
  线段的几何意义是:两点确定一条线段
步骤
操作
说明
1
选中工具箱中的“线段”工具 注意:这是一个工具组。同时含有“线段”工具(无箭头,两端点),“直线”工具(双向箭头,表示可以向两端无限延伸),“射线”工具(单向箭头,表示向一个方向无限延伸),如果你要的工具没有出现,只须将鼠标放在该工具组上按住不放,在弹出的工具组板中选取即可。特别提醒:必须在英文状态下才能实现工具的选取。
2
在工作区中点击,(确定线段的一个端点);并按住鼠标不放拖动到其它位置。  
3
松开鼠标,松开处即为线段的另一个端点。  
4
可用“文本”工具修改端点的标签为你所需要的,同样,也可以对线段取名,过程类似于为点取名,默认的名称是从小写的拉丁字母"j"开始。  
4. 画指定两点为端点的线段
  目的:比较而言,在实际制作课件的过程中,多数时候必须作出由两个已知点确定的线段。这时才能配合已经画好的其它对象来演示几何关系。 先决条件:工作区中已经存在决定线段的两个端点(不妨设为点A、B)。
方法
步骤
操作
说明
方法一(用线段工具)
1
选取工具箱中的“线段”工具,移动鼠标到工作区中,使鼠标与点A重合(注意观察状态栏中出现,表示以点A为线段的一个端点)。 每个人的使用习惯都有所不同,比如本人在使用其它软件时,很少注意状态栏,原因是和“E文”的关系不是太好,但在使用几何画板时,请一定要多“关心”一下状态栏。有时可以收到事半功倍的效果。
2
在保证了“从点A”出发的前提下,接住左键拖动鼠标到与点B重合,(这时状态栏上应出现,表示以点B为线段的另一个端点)。松开鼠标,即画出了以指定点A、B为端点的线段。  
方法二(用构造菜单或用快捷键)
1
选中工具箱中的“线段”工具 这一步有点让人莫明其妙,为什么不用这个工具,还要选它呢?这是因为几何画板的菜单是动态的,选这一项会影响到等一下你使用菜单时保证出现画“线段”这一项,不信你可以选直线或射线试一试。看构造菜单中的项有什么变化。
2
选中工具箱中的“选择或移动”工具,按住shift键不放,点击点“A”、“B”,使两个点被更粗的黑圈框住,这表示两个点处于选中状态。 如果没有,按住shift键再点,这是一个奇偶性的动作,按住shift点一下可以将对象的选中(或不选中)改变为不选中(或选中)。另一种选中多个对象的技巧是:用工具在工作区中拉一个足够大的虚线框框住想选中的对象。
3
由菜单“构造”-->“线段”(或按ctrl+L),就画出了线段AB。
 
5. 画圆
  目的:学会画圆工具的使用
方法
步骤
操作
说明
画任意圆
1
选取工具箱中的“画圆”工具  
2
在工作区中单击,并按住左键拖动到适当大小松开,  
3
这时工作区中出现了一个圆,另有两个点,一个是圆心,一个是圆上的控制点。 用箭头工具拖动圆心,可改变圆心位置和圆的大小,拖动圆上的控制点可以改变圆的大小。
以一已知点为圆心,画圆经过另一已知点
1
使用箭头工具,先选中点A,后选中点B。 (必须有两个已知点,假定以点A为圆心,画圆经过点B)一定要注意顺序,先选中的是圆心,后选中的是圆经过的点。
2
由菜单“作图”-->“以圆心和圆周上的点画圆” 这种作法适用于多个对象之间具有相互关系时,在原来的基础上增加圆。
3
这时工作区中出现了一个圆,另有两个点,一个是圆心,一个是圆上的控制点。
用箭头工具拖动圆心,可改变圆心位置和圆的大小,拖动圆上的控制点可以改变圆的大小。
以一已知点为圆心,已知线段长为半径画圆
1
选中要作为圆心的点和长度作为半径的线段。 (必须有一个已知点和一条已知线段)无先后顺序,但不能多选其它对象。
2
由菜单“作图”-->“以圆心和半径画圆”  
3
工作区中出现了想要的圆,这时如果拖动线段的端点改变线段的长短,可以发现圆的大小也相应改变。
这种方法可以使用在由一个对象的变化控制另一个对象的变化的场合,具体的例子在今后的学习中会遇到。

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