使用傳統(tǒng)的“粉筆+黑板”教學媒體來講授函數(shù)圖形及幾何圖形時,,很難使圖形運動起來,,使得教學難點不能做到有效的突破,數(shù)學概念不能清晰地形成,。使用“幾何畫板”軟件制作的數(shù)學課件動畫,,能夠彌補了傳統(tǒng)教學媒體不足,促進教學質量的提高。 使用“幾何畫板”制作的數(shù)學動畫,,貌似繁多,,難以歸類;如果從選擇的對象及其構建的子對象,、選擇的對象所在運動路徑及操作按鈕種類而構成的三維角度出發(fā),,可以把數(shù)學課件動畫分為6種類型: 1. 同步蹤跡型:選擇對象為點,把點設置為“追蹤點”,,這個點沒有子對象,,路徑可以是線段、曲線,、軌跡,,應用“動畫”命令構建,蹤跡與運動路徑相同,。例如:在三角函數(shù)圖形上任取一點A,,把點A設為“追蹤點”,應用“動畫”命令構建即可,。如圖1所示,。 2. 異步蹤跡型:選擇對象為點(原始點,例如點A),,其子對象為點(例如點B),,把子對象點B設置為“追蹤點”,原始點A的路徑可以是線段,、曲線,,應用“動畫”命令構建,點B蹤跡形狀由它所在的曲線形狀決定,,與原始點A的運動路徑形狀可以不同,。配合子對象點B顏色由參數(shù)控制,其效果更好,。 例如:圓內旋輪線圖形的演示,。按照圓內旋輪線的參數(shù)方程構建圖形之后,如圖2所示,;選中點A,,應用“編輯/操作類按鈕/動畫”命令,建立點A沿著虛線圓周運動的動畫,,因為點B是點A的子對象,,從而帶動點B沿著圓內旋輪線運動;選中點B,,選擇“顯示/追蹤點”命令,;點擊“動畫演示”按鈕,隨著點B的運動,圓內旋輪線的圖形也畫出來,,圖中的紅色部分。 3. 面展開型:選擇對象為點(原始點,,例如點M),,其子對象為線段(例如線段MC),把子對象線段MC設置為“追蹤線段”,,原始點M的路徑可以是直線或曲線,,應用“動畫”命令構建,線段MC的運動蹤跡則形成一個面,,面的包絡線由線段二個點所在的曲線形狀決定,。 例如:圓錐體的面的演示,如圖3所示,。通過構建橢圓來繪制圓錐的圖形,,構造橢圓上一個點N的動畫帶動半徑ON繞圓心O旋轉來構造底面;另再構建橢圓上一個點M的動畫帶動母線MC繞頂點C旋轉來構建側面,;把圓的周長展開在對應的大圓周上,,構建它們對應的弧,構建弧上一個點Q的動畫帶動半徑HQ繞圓心H旋轉來構造側面展開圖,。以構建側面的動畫為例,,其設計過程是:構建圖形(略),選擇線段MC,,應用“顯示/追蹤線段”命令,;選擇點M,應用“操作類按鈕/動畫…”命令,,在彈出的屬性對話框中設置它的屬性,,標簽修改為“繪制側面”,制作繪制側面的按鈕,,線段MC繪制的蹤跡就是側面,,圖中的藍色部分。 4. 直線移動型:選擇對象為二個點,,都在同一條直線上,;第一個選擇的點稱作運動點,如點K,,第二個選擇的點稱作目標點,,如點M;應用“移動”命令構建,,運動點K向目標點M移動時,,帶動點K的子對象圖形(上面截頭)向目標運動,從而實現(xiàn)準確的定點直線移動。 例如:截頭方錐體的動畫演示,,如圖4所示,。構建可分離的方錐體及上面截頭,并且俯視角度可以改變,;上下二部分的比例可以改變,,保持上底邊長小于下底邊長;準確安裝截頭,,并能分合自如,。 動畫設計過程: 方錐體及上面截頭的制作(略)。在直線u上任取二點M,、N,,連接線段MN,并在其上面任取一點K,。先后選擇點M,、點K,應用“變換/標記向量”命令標記為移動向量,。同時選中點E,、H、F,、線段EF,、EB`、EC`,、FA`,、FD`、 A`B`,、B`C`,、C`D`、D`A`,、HP,,即是截頭的上部分,應用“變換/平移”命令,,按照標記向量平移,,平移后的點變?yōu)镋`、H`,、F`,。隱藏點E、H,、F,、線段EF,、EB`、EC`,、FA`,、FD`、 A`B`,、B`C`,、C`D`、D`A`,、HP,即隱藏截頭的原上部分,。先后選擇移動點K,、目標點M,應用“編輯/操作類按鈕/移動”命令,,設置它的屬性,,標簽修改為“安裝截頭”,制作“安裝截頭”按鈕,。先后選擇移動點K,、目標點M,應用“編輯/操作類按鈕/移動”命令,,設置它的屬性,,標簽修改為“復原到初始位置”,制作“復原到初始位置”按鈕,。 5. 定點轉動型:選擇對象為二個點,,在同一條曲線上;第一個選擇的點稱作運動點,,如點A,,有子對象,往往由這些子對象形成圖形,;第二個選擇的點稱作目標點,,如點H,可以沒有子對象,;應用“移動”命令構建,,運動點A沿曲線向目標點H移動時,帶動點A的子對象圖形向目標運動,,從而實現(xiàn)準確的定點轉動,。 例如:旋轉四面體的動畫演示,如圖5所示,。構建一個頂點由角度控制,、相對位置保持不變的三角形ABC,,使得三角形某一點向目標點移動便可得到需要的面。構建圖形之后,,先后選擇移動點A,、目標點F,應用“編輯/操作類按鈕/移動…”命令,,彈開屬性對話框進行設置,,標簽修改為“ACD面”,制作正面展示ACD面的按鈕,。先后選擇移動點A,、目標點G,應用“編輯/操作類按鈕/移動…”命令,,彈開屬性對話框進行設置,,標簽修改為“BCD面”,制作正面展示BCD面的按鈕,。先后選擇移動點A,、目標點H,應用“編輯/操作類按鈕/移動…”命令,,彈開屬性對話框進行設置,,標簽修改為“ABD面”,制作正面展示ABD面的按鈕,。調整點H和點F位置,,使得與顯示正面的底邊二個端點重合。 6. 參數(shù)控制型:選擇對象為參數(shù),,參數(shù)的運動帶動由參數(shù)所構建的對象運動,。 例如:時鐘的秒針和分針轉動。建立秒針角度參數(shù)和分針角度參數(shù),,點12按照標記的秒針角度旋轉,,制作這個旋轉點的動畫,即是秒針的動作,;點E按照分針角度旋轉,,制作這個旋轉點的動畫,即是分針的動作,。如圖6所示,。 以秒針的轉動為例,它的設計過程是:構建線段AC,,在線段上任取一點B,,連接線段AB;建立名稱為s,、單位為“度”的角度參數(shù)s,,數(shù)值設為310o,,作為秒針的角度參數(shù);在頁面上任取一點D,,同時選中點D和線段AC,,應用“作圖/以圓心和半徑繪圓”命令構建大圓(秒針圓),并把圓周設為虛線,;同時選中點D和y軸,,應用“作圖/平行線”命令構建直線j,構建大圓圓周和直線j的交點12,、交點6,;同時選中點D和y軸,應用“作圖/垂線”命令構建直線k,,構建大圓圓周和直線k的交點9,、交點3,利用“旋轉”命令構建其它的時刻點,;選中秒針參數(shù)s,應用“變換/標記角度”命令,,把它標記為點12旋轉的角度,;選擇點12,應用“變換/旋轉”命令,,在彈出的對話框中勾選“標記角度”,,把點12旋轉到點12`;選擇秒針角度參數(shù)s,,應用“編輯/操作類按鈕/動畫…”命令,,在彈出的對話框中,數(shù)值改變設置為:不連續(xù),、范圍0-360o,、每秒6o變化,標簽修改為“秒針”,,秒針轉動動畫完成,。 以上6種類型的動畫中,對象(通常是點)的運動路徑,,可以是線段,、射線、直線,、一段曲線,、閉合曲線,甚至是平面,,而且是設計者自主繪制的,,使得運動路徑形狀呈現(xiàn)多樣化,;根據(jù)多樣化的運動路徑而設計的動畫,似乎也是多種多樣,,其實質就是一條運動路徑,;而就利用動畫來表現(xiàn)數(shù)學的教學內容而言,選擇的對象及其子對象才是最主要的,。依據(jù)“選擇的對象及其子對象”和“操作命令”這二個維度來進行分類,,可以使得數(shù)學動畫的分類更加清晰明確。如表1所示,。
表1
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