本发明涉及几何画板程序的应用方法,具体涉及一种基于几何画板的自制作图工具的制作及使用方法。
背景技术：
绘图软件，简言之即用来作图的软件，通常是指计算机用于绘图的一组程序，常用的绘图软件有很多，例如：photoshop、adobeimage、autocad、草图大师、几何画板等。目前，在备课、上课、出题时教师采用多种画板软件制图，老师们感觉步骤较多，使用技术难以掌握，操作起来费时费力，严重阻碍着数学教师们在信息技术方面的专业发展，且由于展示效果不直观，严重的影响了教学效率。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于几何画板的自制作图工具的制作及使用方法，不仅操作简单、易于掌握，且能够解决老师们制图难、制图不准确的问题，具有广阔的应用前景。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于几何画板的自制作图工具的制作及使用方法，包括以下步骤：
第一步、制图工具的开发：
打开几何画板软件，创建新工具，新工具均严格按几何画板作图规则及计算法则制作图形或输出数据，通过改变参数或改变点的位置而得到图形或数据，并利用几何画板自定义工具的要求得到工具文件；
第二步、制图工具的使用
将得到的工具文件加载到用户的几何画板软件中进行使用。
优选的，所述新工具包括：
(1)坐标系工具；
(2)数轴工具；
(3)系数显示为小数版的直线、双曲线的图象及表达式工具；
(4)系数显示为分数版的直线、双曲线的图象及表达式v5.0工具；
(5)表达式为x＝f(y)的直线工具；
(6)系数显示为小数的二次函数图象及其表达式v5.0工具；
(7)系数显示为分数二次函数图象及其表达式v5.0工具；
(8)分段函数作图工具；
(9)常见已知条件得解析式工具；
(10)几何作图工具；
(11)多边形工具；
(12)重叠面积制作工具；
(13)液晶数字显示工具；
(14)频数分布直方图及折线统计图工具；
(15)条形统计及扇形统计图工具；
(16)平均值、方差工具、复合条形统计图工具；
(17)横向条形统计图工具；
(18)一元二次方程的解及分段函数之多变一工具；
(19)立体图形的三视图及展开图工具；
(20)相似图形工具；
(21)相似图形的扩充工具。
本发明的有益效果集中体现在：
1、不仅操作简单、易于掌握，而且能够解决使用者制图难、制图不准确的问题，利于教师进行备课、及上课，在各个领域都具有广阔的应用前景；
2、同时，教师通过工具得到的图形及输出来的数据，也能够方便快速的进行命题，更加的直观；
3、由于本发明能够同时减轻数学老师在备课、上课、制卷等多方面的工作强度，利用工具快捷、轻松的达到目的，从而提升教师们在信息专业发展的信心，便于信息化教学的推广和普及。
具体实施方式
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于几何画板的自制作图工具的制作及使用方法，包括以下步骤：
第一步：制图工具的开发
打开几何画板软件，在自定义工具面板下创建新工具，新工具均严格按几何画板作图规则及计算法则制作图形或输出数据，通过改变参数或改变点的位置而得到图形或数据，并利用几何画板自定义工具的要求得到工具文件；储存在几何画板软件的安装目下的自定义工具文件夹内。
第二步：制图工具的使用：
将得到的工具文件加载到用户的几何画板软件中进行使用，也就是说将自定义工具文件夹内储存的工具文件复制在用户的几何画板软件安装目录下。
本发明所述新工具包括：
(1)坐标系工具；共包含1)坐标系(单位点的示数的精确度为单位)(参数版)；2)坐标系(单位点的示数的精确度显示为单位)(含参版)；3)坐标系(奇点示数的精确度为0.1,偶点的示数的精确度为单位)(参数版)；4)坐标系(奇点示数的精确度为0.1,偶点的示数的精确度为单位)(无参版)；5)坐标系(单位点的示数精确度为0.1)(参数版)；6)坐标系(单位点的示数精确度为0.01)(参数版)；7)坐标系(单位点的示数的精确度为单位)(高中专用，参数版)。制作以上这七类坐标系目的是满足客户不同的基础需求，另外，为满足用户更多特殊的要求，还可以添加8)、9)两个工具，即8)添加横轴示数；9)添加纵轴示数。为了快速制作任意初等函数，而添加10)、11)两个工具，即10)f(x)函数图象；11)f(x)函数图象(轨迹版)。其它工具还有13)组合工具；14)排列工具，这两个工具为高中数学老师而研发的。另外考虑到迭代版坐标工具描点、数值编辑修改非常不方便，故开发了15)坐标系工具(参数、非迭代版)；16)坐标系工具(无参、非迭代版)。
(2)数轴工具；共有15个小工具，即：1)数轴工具(单位点示数为单位，参数版)；2)数轴工具(奇点的示数精确度0.1，偶点的示数精确度为单位；3)数轴工具(单位精确度为0.1，参数版)；4)数轴工具(单位精确度为0.01，参数版)；5)数轴工具(单位点示数为单位，无参版)；6)数轴表示数工具；7)添加数轴文本工具；8)不等式的解集工具(向右)；9)不等式的解集工具(向左)；10)临界点示数工具；11)不等式组的解集阴影；12)箭头；13)小数化分数；14)小数化分数(高精度)；15)最简分数工具。
(3)系数显示为小数版的直线、双曲线的图象及表达式工具；共有15个小工具：1)已知k、b的直线；2)已知k及过一点的直线；3)已知b及过一点的直线；4)过两点的直线；5)已知k的正比例函数；6)过已知点的正比例函数；7)由直线得表达式；8)已知k的双曲线(两支)；9)已知k的双曲线一支(x>0)；10)已知k的双曲线的一支(x<0)；11)过已知点的双曲线(两支)；12)过一点的双曲线的一支(x>0)；13)过一点的双曲线的一支(x<0)；14)由双曲线得表达式；15)目标点的坐标(小数版)。此类工具主要用于制作动画演示,根据数据的变化,便于学生们的观察及总结。
(4)系数显示为分数版的直线、双曲线的图象及表达式v5.0工具：直线、双曲线的图象及表达式v5.0(系数显示为分数版)同第三类工具,只是将显示为小数的系数显示为分数。主要是用于数学教师们的备课及制卷。
(5)表达式为x＝f(y)的直线工具；本工具主要为高中数学教师而制作的，当然也可以为了拓展初中学生的知识面，初中教师也可以使用，共有15个小工具：1)函数x＝f(y)图象；2)已知k、b的直线(小数版)；3)已知k及一点的直线(小数版)；4)已知b及过一点的直线(小数版)5)过两点的直线(小数版)；6)由直线得解析式(小数版)；7)已知k、b的直线(分数版)；8)已知k及一点的直线(分数版)；9)已知b及过一点的直线(分数版)；10)过两点的直线(分数版)；11)由直线得解析式(分数版)12)已知b且垂直于x轴的直线(小数版)；13)已知b且垂直于x轴的直线(分数版)；14)过一点且垂直于x轴的直线(小数版)；15)过一点且垂直于x轴的直线(分数版)。本工具包括系数为小数和系数为分数，满足不同的需求。
(6)系数显示为小数的二次函数图象及其表达式v5.0工具；共有17个小工具：1)已知a、b、c的抛物线；2)已知a、b及一点的抛物线；3)已知a、c及一点的抛物线；4)已知b、c及一点的抛物线；5)已知a及两点的抛物线；6)已知b及两点的抛物线；7)已知c及两点的抛物线；8)已知顶点及一点的抛物线；9)已知a及顶点的抛物线；10)过三点的抛物线；11)已知对称轴及一点的抛物线；12)已知最值及(纵坐标不相等)两点的抛物线；13)已知最值及过(纵坐标相等)两点的抛物；14)作抛物线的顶点；15)作对称轴；16)由抛物线得表达式；17)目标点的坐标(小数版)。此类工具主要用于制作课件，方便学生观察图象及数据。
(7)系数显示为分数二次函数图象及其表达式v5.0工具；同第六类工具，只是将显示为小数的系数显示为分数。主要是用于数学教师们的备课及制卷。
(8)分段函数作图工具；共20个小工具：1)直线(x<a)；2)直线(x>a)；3)直线工具(a≤x≤b)；4)双曲线(x<a)；5)双曲线(x>a)；6)双曲线(a≤x≤b)；7)抛物线(x<a)；8)抛物线(x>a)；9)抛物线(a≤x≤b)；10)抛物线(x<a或x>b)；11)抛物线与x轴的右交点左方部分的图象(x>0)；12)抛物线与x轴的左交点右方部分的图象(x<0)；13)抛物线在直线y＝a上方(或下方)部分的图象(x>0)；14)抛物线在直线y＝a上方(或下方)部分的图象(x<0)；15)抛物线在x轴上方(或下方)部分的图象；16)抛物线对称轴左半部份图象；17)抛物线对称轴右半部份图象；18)f(x)的图象(x<a)；19)f(x)的图象(x>a)；20)f(x)的图象(a≤x≤b)。
(9)常见已知条件得解析式工具；该工具主要是根据常见的已知条件，快速获取解析式，主要目的是减轻老师们劳动量。本工具共有15个工具：1)已知k及过一点的直线解析式；2)已知b及过一点的直线解析式；3)已知过两点的直线的解析式；4)过已知点的正比例函数的解析式；5)过已知点的反比例函数的解析式；6)已知a、b过一点抛物线的解析式；7)已知a、c及过一点的抛物线的解析式；8)已知b、c及过一点的抛物线的解析式；9)已知a及过两点的抛物线的解析式；10)已知b及过两点的抛物线的解析式；11)已知c及过两点的抛物线的解析式；12)己知顶点及过一点的抛物线的解析式；13)已知对称轴及过两点的抛物线的解析式；14)己知a及顶点的抛物线的解析式；15)过已知三点的抛物线的解析式。
(10)几何作图工具,开发这一系列工具的目的是：教师通过工具制作课件，让学生们反复使用，达到熟练尺规作图或其它作图的方法，也可以用于微课制作，这样的微课更形象、生动。本工具共有19个小工具，开发这类工具的目的：通过工具之间组合使用，让学生更容易掌握作图的步骤，让学生思维动中得到提高。1)铅笔作点；2)直尺画线工具；3)圆规作弧工具；4)圆规作定半径的弧(无过程弧)；5)圆规作定半径的弧(有过程弧)；6)定半径的弧(演示无度量动作)；7)三角板画高工具(左)；8)三角板画高工具(右)；9)三角板画垂线-线外(左画线)；10)三角板画垂线-线外(右画线)；11)三角板画垂线-线上(左画线)；12)三角板画垂线-线上(右画线)；13)作垂线之定点(左)；14)作垂线之定点(右)；15)量角器工具(顺时针)；16)量角器工具(逆时针)；17)作定长线段工具；18)测量线段长度工具；19)画圆工具。
(11)多边形工具；共有15个工具：1)任意正多边形在直线上滚动；2)正多边形在圆外滚动(含边数的参数)；3)任意凸多边形在直线上滚动；4)任意凸多边形在圆内滚动；5)多变多边形工具(选取10个点)；6)正多边形在圆内滚动(含边数的参数)；7)任意凸多边形在圆外滚动；8)莱洛三角形在直线上滚动；9)、莱洛三角形在圆内滚动；10)三角转子绕正n边形滚动(整数倍)；11)正多边形工具(轨迹版)(角度修改成弧度)；12)莱洛三角形打方孔；13)线段在任意多边形上爬行工具；14)光线在多边形内的反射工具；15)凸多边形内部任意一点工具。
(12)重叠面积制作工具；共9个小工具：1)0-1之间的函数值控制(水平两点)；2)凸多边形内部工具；3)凸封闭正则曲线内部工具；4)组合图形阴影加注框架；5)多边形重叠部分边界工具(多边形、多边形)；6)多边形重叠部分边界工具(多边形、圆)；7)多边形重叠部分边界工具(多边形、扇形或弓)；8)水平射线；9)凸封闭图形内。
(13)液晶数字显示工具；共有9个工具，1)黑色显示(白底)；2)红色显示(白底)；3)橙色显示(白底)；4)黄色显示(白底)；5)绿色显示(白色)；6)青色显示(白底)；7)篮色显示(白底)；8)紫色显示(白底)；9)颜色自助控制。
(14)频数分布直方图及折线统计图工具；频数分布直方图及折线统计图工具共有30个小工具：1)频数直方图专用坐标系；2)频数直方图工具(4个参数)；3)频数直方图工具(5个参数)；4)频数直方图工具(6个参数)；5)频数直方图工具(7个参数)；6)频数直方图工具(8个参数)；7)频数直方图工具(9个参数)；8)频数直方图工具(10个参数)；9)频数直方图工具(11个参数)；10)频数直方图工具(12个参数)；11)折线统计图专用坐标系(压缩横轴)；12)折线统计图工具(含4个点的横、纵坐标)；13)折线统计图工具(含5个点的横、纵坐标)；14)折线统计图工具(含6个点的横、纵坐标)；15)折线统计图工具(含7个点的横、纵坐标)；16)折线统计图工具(含8个点的横、纵坐标)；17)折线统计图工具(含9个点的横、纵坐标)；18)折线统计图工具(含10个点的横、纵坐标))；19)折线统计图工具(含11个点的横、纵坐标)；20)折线统计图工具(含12个点的横、纵坐标)；21)折线统计图专用坐标系(压缩纵轴)；22)折线统计图工具(4个参数)；23)折线统计图工具(5个参数)；24)折线统计图工具(6个参数)；25)折线统计图工具(7个参数)；26)折线统计图工具(8个参数)；27)折线统计图工具(9个参数)；28)折线统计图工具(10个参数)；29)折线统计图工具(11个参数)；30)折线统计图工具(12个参数)。
(15)条形统计及扇形统计图工具；共有25个小工具：1)条形统计图专用坐标系；2)条形统计图(3个参数)；3)条形统计图(4个参数)；4)条形统计图(5个参数)；5)条形统计图(6个参数)；6)条形统计图(7个参数)；7)条形统计图(8个参数)；8)条形统计图(9个参数)；9)条形统计图(10个参数)；10)扇形工具(3个参数)；11)扇形工具(4个参数)；12)扇形工具(5个参数)；13)扇形工具(6个参数)；14)扇形工具(7个参数)；15)扇形工具(8个参数)；16)扇形工具(9个参数)；17)扇形工具(10个参数)；18)组合(3个参数)；19)组合(4个参数)；20)组合(5个参数)；21)组合(6个参数)；22)组合(7个参数)；23)组合(8个参数；)；24)组合(9个参数)；25)组合(10个参数)。
(16)平均值、方差工具、复合条形统计图工具；共17个小工具：1)平均值、方差工具(3个数)；2)平均值、方差工具(4个数)；3)平均值、方差工具(5个数)；4)平均值、方差工具(6个数)；5)平均值、方差工具(7个数)；6)平均值、方差工具(8个数)；7)平均值、方差工具(9个数)；8)平均值、方差工具(10个数)；9)平均值、方差工具(11个数)；10)平均值、方差工具(12个数)；11)条形统计图专用坐标系；12)复式条形统计图工具(二组)；13)复式条形统计图工具(三组)；14)复式条形统计图工具(四组)；15)复式条形统计图工具(五组)；16)复式条形统计图工具(六组)；17)色块名称工具。
(17)横向条形统计图工具；共13个小工具，1)条形统计图(横向)专用坐标系；2)横向条形统计图(3个参数)；3)横向条形统计图(4个参数)；4)横向条形统计图(5个参数)；5)横向条形统计图(6个参数)；6)横向条形统计图(7个参数)；7)横向条形统计图(8个参数)；8)复合式横向条形统计图工具(二组)；9)复合式横向条形统计图工具(三组)；10)复合式横向条形统计图工具(四组)；11)复合式横向条形统计图工具(五组)；12)复合式横向条形统计图工具(六组)；13)色块名称工具。
注：由于制作有关统计图的试卷，传统方法绘图特别费时，而且有可能制作出来图形不精准，故开发14-17类工具。
(18)一元二次方程的解及分段函数之多变一工具，共6个小工具，1)多变一(x>a)；2)多变一(a≤x≤b)；3)多变一(x<a)；4)多变一(min≤x≤max)；5)一元二次方程的实数根工具；6)一元二次方程的近似根。
(19)立体图形的三视图及展开图工具：由于立体图形的展开图及三视图学生们理解起来非常困难，而且老师制作这方面的动态课件也是困难重重，是中学数学教学一个难点，故开发了立体图形的三视图及展开图工具。本工具目前共开发4个小工具：1)长方体四视图；2)正方体的四视图；3)堆垒的正方体的四视图(迭代版)；4)自主堆垒正方体的三视图；5)正方体的展开图(11种)；6)长方体常见几种类型的展开图。
(20)相似图形工具，本工具包含29个小工具：1)a字型；2)a字型(带参数)；3)反a字型；4)已知相似比的反a字型；5)竖8字型；6)竖8字型(带参数)；7)横8字型；8)横8字型(带参数)；9)反8字型；10)共边共角型；11)已知相似比公角公边型；12)已知另一对应角的公边公角型；13)一线三角型；14)已知等角的一线三角型；15)已知等角及相似比的一线三角型；16)仅共边型；17)已知一对应角的仅共边型；18)倒数型(a+x组合)；19)倒数型(三角形内含正方形)；20)相似+旋转型；21)平移+缩放型(三角形)；22)平移+缩放+旋转型(三角形)；23)翻折+平移+缩放型(三角形)；24)平移+缩放型(四边形)；25)平移+缩放+旋转型(四边形)；26)平移+缩放型(五边形)；27)平移+缩放+旋转(五边形)；28)缩放型(三角形)29)缩放型(四边形)。
(21)相似图形的扩充工具(共30个小工具)：1)坐标系(无参版)；2)水平两点；3)作一条线段等于已知线段；4)线段之比；5)伸缩旋转工具；6)过两点的直线；7)角平分线段工具；8)作高工具；9)边的延长线工具；10)作已知线的平行线段；11)标注线段长度工具；12)加角的的弧线工具(单弧)；13)加角的的弧线工具(双弧)；14)加直角符号；15)湖面工具；16)过一点逆时针方向作一个角等于目标角；17)过一点顺时针方向作一个角等于目标角；18)三角形平移工具；19)四边形平移工具；20)五边形平移工具；21)三角形旋转工具(逆时针)；22)三角形旋转工具(顺时针)；23)四边形旋转工具(逆时针)；24)四边形旋转工具(顺时针)；25)五边形旋转工具(逆时针)；26)五边形旋转工具(顺时针)；27)三角形的翻折工具；28)三角形的缩放工具；29)上右两点(垂直)；30)上右两点(非垂直)。