Vẽ đa giác và hoa văn bằng lập trình: học góc trong môn Toán với Scratch

Dùng nhóm lệnh Bút vẽ của Scratch để vẽ đa giác đều, ngôi sao, hoa văn, xoắn ốc; hiểu vì sao xoay góc ngoài 360 : n, góc trong, và liên hệ với môn Toán ở tiểu học.

Vẽ hình bằng lập trình là cách rất hay để trẻ hiểu góc trong môn Toán. Trẻ ra lệnh cho một nhân vật "cầm bút" đi tới, xoay một góc, đi tiếp… và nhìn thấy ngay hình vừa vẽ. Nếu góc sai, hình không khép lại, trẻ tự biết phải sửa. Bài viết hướng dẫn vẽ đa giác đều, ngôi sao, hoa văn và xoắn ốc bằng Scratch (nhóm lệnh Bút vẽ), phù hợp với học sinh lớp 4–6 đã học đơn vị đo góc là độ.

1. Chuẩn bị trong Scratch

• Bấm nút phần mở rộng ở góc dưới bên trái màn hình làm việc, chọn Bút vẽ.
• Các khối dùng trong bài: "xóa tất cả", "hạ bút", "nhấc bút" (Bút vẽ); "di chuyển … bước", "xoay phải … độ", "đi tới x: … y: …", "hướng về … độ" (Chuyển động); "lặp lại … lần" (Điều khiển).
• Mỗi lần chạy lại, nên bắt đầu bằng: xóa tất cả, đi tới giữa sân khấu, hướng về 90 độ (sang phải), hạ bút.

2. Vì sao xoay 120° để vẽ tam giác đều?

Đây là câu hỏi hay nhất của bài. Tam giác đều có các góc trong bằng 60°, nhưng nếu ra lệnh "xoay 60°" thì nhân vật vẽ ra một hình khác hẳn. Lý do:

• Khi đi hết một cạnh, nhân vật đang nhìn thẳng về phía trước. Để đi theo cạnh tiếp theo, nó phải đổi hướng một góc bằng góc ngoài, không phải góc trong.
• Đi hết một vòng quanh hình, nhân vật quay đủ 360°. Với tam giác đều, 3 lần xoay bằng nhau nên mỗi lần 360° : 3 = 120°.
• Góc trong và góc ngoài cộng lại bằng 180°, nên góc trong = 180° − 120° = 60°.

Cho trẻ đóng vai nhân vật đi trên sàn theo hình tam giác lớn, đếm xem mình quay người bao nhiêu, trẻ sẽ hiểu rất nhanh.

3. Một chương trình vẽ mọi đa giác đều

Trong Scratch, tạo một biến n, rồi dùng "lặp lại n lần: di chuyển 100 bước, xoay phải (360 / n) độ". Đổi n là có hình mới. Thử n = 36: hình gần như hình tròn. Hỏi trẻ: "Vì sao càng nhiều cạnh càng giống hình tròn?"

Ngôi sao năm cánh: lặp 5 lần, xoay 144°. Năm lần xoay 144° là 720°, tức nhân vật đi vòng quanh tâm 2 lần. Thử tìm góc vẽ ngôi sao 7 cánh (gợi ý: xoay 3 × 360° : 7).

4. Hoa văn và xoắn ốc

• Hoa văn: vòng lặp lồng nhau: "lặp lại 12 lần: (vẽ lục giác) rồi xoay 30°". 12 × 30° = 360°, đủ một vòng. Đổi màu bút trong mỗi lần lặp để hoa nhiều màu.
• Xoắn ốc: dùng biến "độ dài": "lặp lại 40 lần: di chuyển độ dài bước, xoay 90°, đổi độ dài một lượng 7". Thử xoay 91° hoặc 120° để thấy hình khác hẳn.

5. Liên hệ với môn Toán

• Đo góc: in hình đa giác vẽ được, dùng thước đo góc đo góc trong, so với bảng.
• Chia hết: vì sao không vẽ được đa giác đều 7 cạnh với góc xoay là số tự nhiên? (360 không chia hết cho 7; Scratch vẫn vẽ được với số thập phân 51,43°.)
• Chu vi: mỗi cạnh 100 bước, chu vi lục giác là bao nhiêu bước?
• Đối xứng: hoa văn 12 lục giác có bao nhiêu trục đối xứng?

6. Gợi ý cho phụ huynh và giáo viên

• Đoán trước, chạy sau: yêu cầu trẻ đoán hình trước khi bấm lá cờ xanh. Đoán sai là lúc học được nhiều nhất.
• Vận động: trước khi lập trình, cho trẻ đi trên sân theo hình vuông, hình tam giác, đếm số bước và góc quay.
• Triển lãm hoa văn: mỗi trẻ tạo một hoa văn riêng bằng cách đổi số lần lặp và góc, in ra dán thành bức tranh tập thể.
• Thời lượng: 2 buổi 45 phút: buổi 1 đa giác và góc ngoài, buổi 2 ngôi sao, hoa văn, xoắn ốc.

7. Xem thêm

Các bài trong loạt phát triển tư duy cho trẻ bằng STEM và lập trình: Scratch là gì cho học sinh lớp 4–5, 5 dự án Scratch đầu tiên, trò chơi robot trên bảng ô vuông (cũng dùng lệnh tiến và quay). Với học sinh lớn, góc quay cũng là trọng tâm của bài điều khiển servo SG90 với ESP32.