数学实验室范文
时间：2023-03-11 12:41:36
数学实验室范文第1篇
关键词： 数学实验室 发现问题能力 提出问题能力 分析问题能力 解决问题能力
一
《全日制义务教育数学课程标准（修改稿）》对学生培养目标做了修改，提出了“四基”：基础知识、基本技能、基本思想和基本活动经验；提出了“两能”：发现问题和提出问题的能力、分析问题和解决问题的能力。
著名教育家布鲁巴克说过，最精湛的教学艺术要遵循的最高准则就是学生自己提问题。苏科版数学课本设计了大量的“数学实验室”，为培养学生发现问题和提出问题的能力、分析问题和解决问题的能力搭建了很好的平台。
要想让“数学实验室”真正发挥作用，必须让学生真正走进“数学实验”，让学生经历观察、动手实践、猜测的过程，从而去发现问题和提出问题，再通过自主探索与合作交流等活动验证结论的正确性，应用结论解决问题提高分析问题和解决问题的能力。
下面我通过以下两个案例谈几点思考。
案例一：苏科版八年级下册探索点光源实验的“数学实验”。
【实验准备】几个手电筒和木棒。
【动手实验、猜想结论】
实验一：在木棒的位置不变的情况下，学生通过改变手电筒光源的位置，观察木棒的影长发生的变化。
实验二：在手电筒光源的位置不变的情况下，学生通过改变木棒的位置，观察木棒的影长发生的变化。
教师引导学生：通过实验现象你发现了什么问题？你能提出什么问题？
生：木棒影长随着距离电筒光源的位置变化而变化。
生：木棒距离手电筒光源的位置越近，影长越小。
生：如果我们黑夜在路灯下行走，越接近某一路灯影长就越小，当远离该路灯时影长就越长。
教师引导学生思考他们提出的发现，正确地说明理由，错误地举出反例。
【合作探究、验证结论】
学生通过探究发现：
解法一：当人在路灯下行走时，路灯发出的光线与人体、身影构成一个直角三角形。在这组直角三角形中，由勾股定理知：当人的身长一定时，从头顶到地面的光线的长越长，则它的影长就越长。
解法二：设AD=x，AB=y，身高AE=a，路灯杆高CD=b（b＞a＞0，a、b为常数），由ABE∽DBC，可得=，整理得y=x，因为＞0，所以y随x的增加而增大，y随x的减小而减小。
我们通过数学实验凭借经验和直觉，通过归纳和类比等猜想出结果，是由特殊到一般的过程，发展了学生的合情推理能力，然后又通过勾股定理或相似验证了结论，是由一般到特殊的过程，发展了学生的演绎推理能力。在解决问题的过程中，学生体会到了合情推理有助于探索解决问题的思路、发现结论；演绎推理用于验证结论的正确性。从而提高了学生的推理能力。
【走进生活、应用结论】
（2010年南京）如图，夜晚，小亮从点A经过路灯C的正下方沿直线走到点B，他的影长y随他与点A之间的距离x的变化而变化，那么表示y与x之间的函数关系的图像大致为（?摇）
学生利用刚刚获得的数学经验与知识：影长是先小后大，故可以排除C、D，再由“当人在路灯下行走时，影子与离开的距离成一次函数关系”，快速做出判断答案为A。
案例二：苏科版八年级上册探索勾股定理的“数学实验”。
【实验准备】方格纸、直尺等。
【动手实验、猜想结论】
实验：在方格纸上，任意画出一个顶点都在格点上的直角三角形；并分别以这个直角三角形的各边为一边向三角形外作正方形，探索三个正方形之间的关系？
教师引导学生：通过实验现象你发现了什么问题？你能提出什么问题？
生：以这个直角三角形的各边为一边向三角形外作的正方形，斜边对应的正方形的面积等于两个直角边对应的正方形的面积和。
生：如果顶点不都在格点上的直角三角形，分别以这个直角三角形的各边为一边向三角形外作正方形，这个结论还成立吗？
生：对于任意一个直角三角形，分别以这个直角三角形的各边为一边向三角形外作正方形，这个结论仍然成立。
教师进一步引导学生验证以上几位同学提出的问题。
【补充实验、验证结论】
有的学生继续利用教材中的“数学实验室”的方法进行试验：如两个直角边分别为1.1和1.2等很难完成试验，学生困惑了。
此时教师补充了一个“数学试验室”，如图将图形①、②、③、④、⑤剪下，用它们可以拼一个与正方形ABDE大小一样的正方形吗？（教师提前准备学具，每组一套）
学生顿时很兴奋，在探索与合作中完成了验证，从而在玩中得出了勾股定理，既激发了学生的学习兴趣，又培养了发现问题和提出问题的能力、分析问题和解决问题的能力。
【应用结论、解决问题】
1.求下列图中表示边的未知数x、y、z的值。
2.已知正方形ABCD，求作两个正方形，使这两个正方形的面积和等于正方形ABCD的面积。
通过这两道练习，既及时巩固了“数学实验”中积累的数学活动经验及所学的知识，又发展了学生的逆向思维，从而提高了学生分析问题和解决问题的能力。
二
通过以上两个案例，我有以下三点思考。
（一）教师要研读“数学实验室”，培养学生的“两能”。
为了能达到良好的教学效果，教师要研读“数学实验室”，教师的作用要特别体现在学生的思考和“实验现象”与学生已有的基础知识、基本技能、基本思想和基本活动经验之间的联系上。这就需要教师对教材、对教学内容进行深入的研读，发现那些为学生真正所需要的“跳一跳能够得着”载体，以充分发挥教材的教学价值，这是教师义不容辞的职责。必须做到用教材教，而不是教教材。要创造性地使用“数学实验室”：如教材中的“数学实验室”不能达到预期效果时再设计一个“数学实验室”；对猜想出的结论进行验证；对数学实验室得到的结论，设计学生感兴趣的问题让他们解决，等等。总之要认真研究每个“数学实验室”，让它既能揭示知识生成过程，又能提高学生发现问题和提出问题的能力、分析问题和解决问题的能力。
（二）通过“数学实验”培养学生发现问题和提出问题的能力。
我们在进行“数学实验”时一定要让学生经历观察、动手实践、猜测的过程，让学生在试验中经过对比、类比、归纳等活动去发现问题和提出问题。如案例一中，通过数学实验，学生就提出了很有价值的问题：木棒影长随着距离电筒光源的位置变化而变化；木棒距离手电筒光源的位置越近，影长越小；如果我们黑夜在路灯下行走，越接近某一路灯影长越小，当远离该路灯时影长就越长，等等。案例二中，学生提出的问题为：以这个直角三角形的各边为一边向三角形外作的正方形，斜边对应的正方形的面积等于两个直角边对应的正方形的面积和；如果顶点不都在格点上的直角三角形，分别以这个直角三角形的各边为一边向三角形外作正方形，这个结论还成立吗？学生回答：对于任意一个直角三角形，分别以这个直角三角形的各边为一边向三角形外作正方形，这个结论仍然成立，等等。就是这些问题带领学生走向了探索的道路，使课堂充满着生机与活力。教师不仅要通过“数学实验”鼓励和引导学生自己提出问题，而且要通过“数学实验”改变学生被动学习的状态，使学生认识到自己是学习的主人，学习是自己的事情，自己要对学习行为和学习效果负责，要积极参与到学习过程中，主动地发现问题与提出问题才是最佳的学习途径。让学生意识到自己提问题的过程，就是培养自己自主学习能力的过程。只要自己能用心灵感受实验，用自己的眼睛观察实验，用自己的头脑思考实验，就能够积极地、科学地、创新地提出问题，成为学习的主人。
（三）通过“数学实验”培养学生分析问题和解决问题的能力。
著名教育家肯尼思•H•胡佛说过，课堂上，整个教学的最终目标是培养学生正确提出问题和回答问题的能力。因此，教师既要培养学生发现问题和提出问题的能力，又要提高学生分析问题和解决问题的能力。“数学实验”中对结论的验证与对实际问题的解决就是提高学生分析问题和解决问题的能力的一个很好的平台。如案例一中，学生在合作探究中利用不同的方法如勾股定理与两个三角形相似的知识分析与验证了结论的正确性；通过案例一对实际问题的解决与案例二的两个练习思考，既及时巩固了“数学实验”中积累的数学活动经验及所学的知识，又发展了学生的逆向思维，从而提高了学生分析问题和解决问题的能力。
“数学实验”虽然是一个小活动，但是它不但能巩固基础知识、基本技能，形成基本思想和基本活动经验，而且能培养学生发现问题和提出问题的能力，提高学生分析问题和解决问题的能力。因此教师在教学中一定要创造性地用好“数学实验室”。
参考文献：
［1］全日制义务教育数学课程标准（修改稿）.北京师范大学出版社.
［2］刘兼，孙晓天.数学课程标准解读.北京师范大学出版社.
［3］赵国忠.教师最需要什么.江苏人民出版社.
数学实验室范文第2篇
关键词 高中数学实验室；图形计算器；动态数学软件
中图分类号：G633.6 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）03-0152-02
1 前言
现代教育技术正改变中学数学教学方式，ICMI 12的72个正式报告中多至8个报告有关技术与数学教学，还有第18、19两个课题研究分别就数学教学如何应用技术进行讨论[1]。2014年3月，教育部《中小学“数学实验室”建设的研究》开题大会在北京召开，大会对高中数学实验室建设的国家标准等问题做了讨论，对研究做了具体规划。会议讨论了建立数学实验室国家标准的重要意义，提出了数学实验室建设的目的、数学实验室的功能、数学实验的作用以及如何建立数学实验室的国家标准等问题。
目前，全国各地已经建成一些有特色的高中数学实验室，并投入使用。然而调研发现，目前多数一线数学教师并不知道什么是高中数学实验室，不了解实验室的功能和意义。因此，介绍高中数学实验室对一线数学教师而言已经十分必要和迫切。
2 高中数学实验室相关的核心概念
本研究中与高中数学实验室相关的核心概念有三个：数学实验室、图形计算器和数学实验室教学。
数学实验室 目前，对于数学实验室并没有统一的标准。一般认为，数学实验室应该包括桌椅、交互式白板、投影、计算机、手持学习终端（平板电脑或图形计算器）、物理传感器、传统教具、立体几何模型、器材存储柜等硬件设备，几何画板、超级画板、数学插图、算法框图辅助教学系统、统计分析软件SPSS、Maple等软件。本文中，数学实验室指至少包含桌椅、交互式电子白板、计算机、图形计算器硬件设备和几何画板软件设备的可容纳40人以上的多媒体教室。
图形计算器 图形计算器是一种具有函数作图功能、动态图形功能、解方程（组）功能、数据处理功能、简单的编程功能和进行一些数理模拟实验等功能的计算器。它可以直观地绘制各种方程曲线和函数图象，还可以进行轨迹跟踪、动态演示，具有一定的交互性，是一种现代手持技术。
数学实验室教学 数学实验室教学指利用数学实验室的软、硬件综合设备进行教学，既包括在实体数学实验室内进行的教学活动，也包括利用数学实验室内的设备（尤其是图形计算器，学生人手一台）在其他多媒体教室进行的教学活动。
3 高中数学实验室发展的三个阶段
高中数学实验室教学并非一个全新的问题，从最初的机器教学（程序教学），到CAI（计算机辅助教学），再到信息技术与数学课程整合，以至现在的数学实验室教学，它们之间有一种传承关系。因此，可以认为高中数学实验教学的发展已经历三个阶段。其中，第一个阶段以几何画板为主要的探究技术支持，第二个阶段以图形计算器为主要的探究技术支持，第三个阶段以初步成型的高中数学实验室综合软硬件设备为探究的技术支持。
以几何画板为主要的探究（实验）技术支持 较早的以几何画板为数学探究的技术支持的研究可以追溯到20世纪90年代末期。比如：陶维林于2000年在《数学通报》上发表的利用几何画板做实验发现新的曲线的文章；李劲松在《辽宁师专学报》上发表的《以几何画板为平台数学实验室的创设》则明确提出创设以几何画板为主要技术支持的数学实验室。这些研究受当时教育潮流的影响，大部分是数学CAI方面的研究。此后有数千篇关于几何画板教学应用的文章出现，涉及高中数学教学的方方面面，如今几何画板辅助高中数学教学已经常态化。张景中对比了几何画板与超级画板等软件的功能与设计思想，总结了几何画板用于数学实验的优、缺点[2]。几何画板与其他动态数学软件诸如超级画板等已经在不少数学实验教学中得到应用。
以图形计算器为主要的探究（实验）技术支持 在几何画板作为数学探究技术支持的同时，图形计算器逐渐走进课堂教学。在2001年，《数学教育学报》刊出的《谈谈图形计算器对我国数学教育的影响》一文提出，利用图形计算器与多种理、化、生等自然科学实验的探头相连接，就构成小型理科实验室。学生通过实验收集数据、进行数据统计，用直线或曲线进行拟合，建立数学模型对事物的发展做出预测，把他们所学到的数学知识用到实际问题的解决之中。这是统计概率方面的数学实验。Alan T.Graham则研究了使用图形计算器帮助字母运算的学习[3]。在图形计算器环境下，学生可以通过给变量赋值体验到变量变化对运算结果的影响，从而更好地理解字母运算。目前图形计算器已经成为中学数学实验室建设的必备（核心）硬件设备。
以高中数学实验室软硬件设备为探究（实验）的技术支持 经过以上两个阶段的发展，尽管还没有高中数学实验室建设的统一标准，不少学校已经建成有自己特色的高中数学实验室。此时的数学实验可以综合几何画板、超级画板等数学软件以及图形计算器等硬件设备作为数学探究（实验）的技术支持。
4 图形计算器的在高中数学教学中的应用
在高中数学教学中，图形计算器的使用是一个比较热门的话题。一般认为，高中数学中有一些内容适合利用图形计算器进行教学，图形计算器的使用有助于一些概念课、实验课和探究课的教学。
图形计算器应用于概念课的教学 利用图形计算器在函数作图、方程曲线、随机模拟、数据处理等方面的强大功能，可以改善数学课程内容的呈现方式与学习过程，缩短认知路径。图形计算器的使用可以让概念教学更加自然、生动。如在偶函数概念的教学中，可以利用图形计算器做出大量简单的偶函数的图象，让学生观察并找出图象的共同特征，从而导出偶函数的概念。这种“观察现象――总结规律――提炼概念”的方式，可以帮助学生更直观地建构数学概念。利用图形计算器围绕数学概念的学习和理解展开，但不能滥用技术，图形计算器只是辅助思考和理解，不能代替思考，更不能替代必要的作业和训练。
图形计算器应用于数学实验的教学 本文中所提出的数学实验与物理、化学实验的含义相近，指利用图形计算器或者其他设备寻找学习对象数学上的规律，提出猜想或者检验某个已有的猜想，为猜想提供一些不完全归纳意义上的证据的一种综合活动。图形计算器应用于数学实验的教学目前有借助图形计算器的随机功能，创设随机问题模拟数学情境。在这样的情境下，学生可以动手操作，观察和获取模拟实验的结果，如抛硬币的随机试验和通过模拟“撒豆子”计算圆周率等。模拟实验主要依靠图形计算器的简单编程功能。此外，很多数学探究教学也同时是数学实验教学。如利用图形计算器作函数y=Asin（ωx+φ）的图象像，观察振幅（或相位等）对该类函数图象的影响，从而得出规律，等等。
图形计算器应用于统计概率模块的教学 在统计概率的教学中，图形计算器的使用已经较成熟，相关的研究也已经不少。Alan Graham开发了很多图形计算器用于统计教学的案例，阐述了图形计算器可以帮助学生获得重要的统计学洞见和深刻的统计学思想。Jonaki Ghosh的研究记述了高一学生使用图形计算器进行概率模块学习的整个过程。授课在常规教室进行，使用的图形计算器是Casio CFX 9850。研究发现，利用图形计算器能有效实现随机数、随机试验和样本空间等概念的教学，凸显了频率和概率的联系与区别。研究记录了课堂教学后学生的主要反馈：“这些课帮助我探索和理解了概率的基本原则和思想。”“这些课让我清楚明白了频率和概率的区别，并让我深刻认识到了两者之间的联系。”研究得出一些结论：学生能根据自己的需要利用图形计算器做模拟试验，能体验到数学发现的喜悦；图形计算器辅助教学较传统教室能更集中学生的热情和兴趣；图形计算器的使用可以增进交流，提出比传统课堂更多的问题；图形计算器可以通过大量试验帮助学生估计随机事件的概率，突出频率和概率的区别[4]。
5 动态数学软件在高中数学教学中的应用
几何画板 在一些概念课的教学方面，应用几何画板可以将数学概念的形成过程呈现出来，可以直观看到各种模式中数量关系的变化，可以把数和形的内在关系及其变化动态生动地展现出来，让学生可以从这个过程中观察、实验、思考并建构数学概念。在解题教学方面，一些有关函数含参的问题可以借助于几何画板做出图象，观察图象的动态变化，进而把“数”的问题转化为“形”的问题，把抽象的问题转化为直观的问题，对解题有很大的帮助。在平面几何解题教学中，几何画板作图漂亮且十分方便，借助几何画板可以呈现解题从审题到回顾的全过程。
超级画板 由于几何画板更偏重“形”的方面，在代数、统计、算法等方面不能很好地满足教学的需要，超级画板在某种程度上弥补了这些不足。超级画板集成了几何画板（动态几何）、PowerPoint演示文稿、Excel电子表格、Mathematics符号运算、VB算法编程等多种软件的基本功能，并在此基础上增加了动态测算、逻辑、动画、自动推理等功能[2]。因此，超级画板与几何画板相比，其功能更为强大，并且更方便用于一线教学。遗憾的是，超级画板部分功能需要付费使用，这一点影响它的使用范围。
6 结语
高中数学实验室已经逐渐进入学校，不少学校已经开始使用高中数学实验室进行教学。作为一线教师，了解高中数学实验室、了解图形计算器等实验室技术的使用，不仅可以拓展自己的视野，还可以为未来更好地应用高中数学实验室技术进行教学做好准备。
参考文献
[1]曹一鸣.数学教育研究与发展趋势：第12届国际数学教育大会的启示[J].数学通报，2012（11）：25-27，37.
[2]张景中，彭翕成.三款数学教育软件的比较与设计思想分析[J].中国电化教育，2010（1）：107-113.
[3]Graham A T. Building a versatile understanding of algebraic variables with agraphic calculator[J].Educational Studies in Mathematics，2000，41：265-282.
数学实验室范文第3篇
一、数学实验的必要性
数学的学习同样需要实验。现代的教学无论是从理念还是教育手段等方面都与以往大不相同了。特别是以计算机为代表的信息社会的发展，教育教学更加离不开信息技术。在《普通高中数学课程标准》也有指出：现代信息技术的广泛使用是教育教学方面的一种技术革新，对教育教学产生着重大的影响。高中数学的教学中更应该把教学和信息技术有机地整合到一起。通过信息技术的辅助教学，学生们可以更加容易理解和接受知识，认识到数学知识的本质。所以在高中数学的教学中，教师更应该适当地利用信息技术的辅助来完成一些以往很难展现出来的知识或知识的变化规律。鼓励学生们把现代信息技术融合到数学学习中，提倡以数学实验的方式来对知识进行探索和研究。这里我们所说的数学实验与其他科目的实验有相同之处，又有不同之处。相同之处都是通过观察和操作等方式来更进一步地分析和理解知识，认清知识的本质。不同之处是实验用具不同，数学实验室的建立是以数学软件为基础的，也就是通过数学软件来进行实验。这是一种依托于现代信息技术和软件技术的方便、快捷的试验方式。
随着信息技术的更新和教育科技的不断进步，为了提高数学课堂的有效性，全面发展学生的能力，越来越多的数学软件可以运用在数学教学中，教师们在课堂上可以通过一些软件的辅助来呈现一些语言文字无法完整呈现和表达出来的知识，打破了传统教育的局限性。很多数学研究也是依靠数学软件的辅助来进行模拟实验的，通过实验可以很好地解决一些在平常遇到的数学难题。现在网络资源非常丰富，有关这类的软件有很多，教师可以根据自己的使用习惯来下载和安装一些实用的软件，常用的如《Mathematic》、《Matlab》、《GeoGebra》和《几何画板》等。这些软件不但可以辅助平时的数学画图，还可以对一些寻找规律的问题进行探究，在使用上方便快捷。以这些软件来建立一个数学实验室，是非常现实且有效的。
二、数学实验具体过程
通过软件的应用，在教学实践中也尝试探究过一些数学问题，相对于传统的教学方式，这种探究取得了很好的效果。
其实这也就是说明数学软件应用于探求数学问题是非常优势的。学生们通过软件的操作和实验，可以得到一些在平时很难感受到的思维过程。数学实验可以帮助学生们经历整个过程，让学生们更容易理解知识的本质。是一种更加直观的教学。
比如课本上讲授到有关于椭圆曲线的探究时，是通过折纸的活动来帮助学生们理解的。内容就是在一张圆形纸片上取定一个点，这点不能重合圆心，也不能在圆上，只能在圆内，然后将纸片折起，使得纸片的圆周经过这个点，展开纸片后，就得到一条折痕。同样的方法，不停地折这张纸片，折了足够多次之后，观察这些折痕所围成的图形轮廓，就得到一个椭圆。现实中要真正操作的话是很难的，但如果用数学软件来进行实验和探究的话，就非常容易了。
数学实验室范文第4篇
关键词:计算机;实验室;管理;资源
1 实验室的功能和用途
数学实验室是我校的数学建模基地,日常管理由数学学院负责,共有五间计算机房,每年除为学校参加全国大学生数学建模竞赛提供培训场地与设备外,还要承担计算机类课程的教学任务,并在课程安排的间隙里满足学生上机实验与使用网络的需要。实验室的科学管理是保质保量完成教学与开放任务的前提,高效地利用实验室的资源,更好地为师生服务,是实验室管理人员的主要任务。
2 计算机硬件方面的管理
根据教学需要,数学实验室的硬件设施主要是微型计算机及配套的网络设备――服务器和交换机等。计算机技术发展一日千里,近年学校多次投入资金,分批对设备进行更新,因此实验室的各个机房内新老设备并存,性能、质量不一。而且计算机长期满负荷运行在公共机房的环境里,使用寿命迅速缩短,老化现象严重,故障时有发生。这些都大大增加了管理人员的维护任务。
实验室内常见的硬件故障有两种,一种是某型号计算机加电时黑屏,不出现BIOS自检画面,也没有报警声,电源指示灯为红色并不停闪烁(正常时应为绿色常亮),系统无法正常启动。用常规的插拔法、替换法对计算机做检查后,未发现故障原因。后经咨询厂家得知,此现象是由于内存在长期工作中发生氧化,与主板接触不良引起的。解决办法是将内存拔下,用橡皮擦拭金手指,去掉上面的氧化层。但这时将内存插回主板尚不能使计算机启动,因为该型号计算机CMOS内的信息在内存出错时会遭到破坏,所以还要将主板上的电池取下,放置四到五个小时(此主板上并无放电跳线),待CMOS放电完成之后,计算机才能正常使用。
另一种故障是计算机无法与网络连接,这一般都是因为网线脱落而造成的。老式的电脑桌下安放主机的位置是开放的,主机在使用过程中总会因为这样那样的原因,被学生有意无意地挪动位置,插在机箱后的网线常常在挪动中与网卡分离。这样不但造成网络断线,还对网线的水晶头形成磨损。每学期实验室都要更换十几个水晶头,造成浪费。为了解决这个问题,我们双管齐下,除了与院学工办、任课老师沟通,加强对学生的宣传教育,培养学生正确的上机习惯之外,还购置了新型的电脑桌。新电脑桌放主机的地方是一个小柜,主机被锁在柜里,柜门上有小孔,露出电源开关、USB接口及音频插孔。这样既保证了计算机的正常使用,也消除了安全隐患。
3 计算机软件方面的管理
实验室内安装的软件是依据承接的任务而定的。目前实验室承接的任务分为教学与开放两大类,其中教学任务大体上又可分为三类,一是学校的数学建模工作,主要使用matlab、mathematics、SAS等科学计算软件;二是学院日常的计算机类课程教学,使用MS office、VC等全国计算机等级考试所要求的软件;三是校内教师的计算机应用技能培训,需要用到Photoshop、After Effects等多媒体处理软件。其中,第一、三类任务所用软件计算量大,对硬件性能有较高要求,而第二类任务所用软件则对硬件性能要求不高。如前所述,实验室各个机房安装的计算机有新有旧,性能不一。我们在装有新计算机的机房里安装所有软件,在装有旧计算机的机房里只安装第二类任务所用软件,并分别安排相应的课程。
除此之外,出于教学需要,我们组织专人使用PHP网页技术编写了一套学生作业提交管理系统。计算机类课程的作业多以程序代码或课件等电子形式存在,以往学生要将作业交给教师只能用优盘拷贝或通过网上邻居共享,人多的时候显得十分拥挤,效率低下。现在在系统中每个学生和教师都有自己的账号,学生登录之后可提交作业,教师则能查看作业并评分,然后学生可以看到批改结果。这套系统解决了作业难以及时提交的问题,即使一个班数十人同时交作业,也能在几分钟内完成。
实验室的开放任务主要是给学生提供课余的上机条件,而学生到实验室来做得最多的就是为考级做练习或上网查阅资料,这些活动并不要求计算机有多好的性能,所以条件较差的机房完全能够满足需要,而“好”机房就可以用于保证教学。这样合理安排后,做到了物尽其用,不浪费实验室的每一分资源。
最后,为了防范各式各样、层出不穷的计算机病毒、木马,杀毒软件与防火墙也是必须安装的,我们定期对其病毒库与引擎进行更新。
4 总结
实验室的管理是一项系统的工程,以上只是笔者在实践中的一点经验。要管好实验室,还要做好制订完善的规章制度,加强对管理人员的业务培训等各方面的工作。只有都做到位了,才能发挥实验室的最大功用,为学校的整体战略目标服务。
参考文献
[1]高洪玉,裴连群.浅谈高校计算机实验室的管理[J].福建电脑,2009(2).
[2]张晓.高职院校计算机实验室管理的探讨[J].科技创新导报,2009(1).
[3]柴旺兴, 赵文兵.实验室网络管理系统在教学中的应用[J].中国电力教育,2009(3).
[4]张耀华,王瑞玲,刘旭光.创新能力培养与实验室开放[J].黑龙江生态工程职业学院学报,2009(2).
数学实验室范文第5篇
关键词： 高职院校 数学实验室 建设
数学实验室在高职院校中的意义在于为师生提供了一个将数学理论知识转化为实际应用的平台，并且能够对很多好的创意进行实践验证和研究。关于数学实验室建设的必要性，很多论文和著作中已经讲得十分清楚，这里就不再赘述。下面，关于在数学实验室建设过程中需要注意的几个方面，笔者将进行详细的阐述。
一、高职院校数学实验室的研究内容
关于高职院校数学实验室研究方向和研究内容的设定，是一个关系到高校资源分配和有效利用的话题。首先，数学实验室是为师生服务的，必须能够提供一定的教学支持。比如，对高等数学中的常见数学软件的教学和应用，如MATLAB、ANSYS和Math CAD等软件的开发和应用等，能够为日常的数学教学提供一定的支持和帮助。其次，高职院校的数学实验室必须能够承接一些基础的数学研究课题，这也是高校实验室存在的一个重要理由和重要作用。例如，实验室承接一些数学分析工作，运用计算机技术为实际问题例如力学项目分析、空气流场分析等提供数学分析解决方案。再者，数学实验室能够为师生的一些数学创意提供施展和研究的场所。师生在教与学的过程中，产生一些比较好的想法或者创意，能够在数学实验室中调动一定的资源验证自己的想法，发挥数学实验室应有的功能。
数学实验室作为高职院校的科研投入，不仅承接了外部的科研项目，而且为师生提供了施展自己才华的场所，这一切构成了高校数学实验室的研究内容，同时也是其存在的价值和发展的内在动力。
二、高职院校数学实验室的管理规范
在现代化的数学实验室体系中，往往将数学与计算机紧密联系在一起，从而发挥出更大的作用。如何进行实验室的规范化管理，如何进行实验室的日常维护，师生如何有序地进行数学实验的开展，都成为亟待解决的问题。
当数学与计算机结合在一起，通过模拟的方式进行数学研究，那么对于计算机本身的维护就成为一项重要工作，对数学实验室的维护很大程度上体现在了对计算机及其相关软硬件的日常维护和正确使用。例如，在数学实验室中应该存在一个内部局域网络方便数据在实验室内部进行快捷的传递，而这个局域网必须与外部网络进行有效隔离以免受到计算机病毒或者其他不利于计算机信息安全的软件乘虚而入。在很多的数学实验室中，是严禁利用U盘进行数学的拷贝，以免U盘中带有病毒进而污染实验室中的计算机。如果需要数据的传递或导入，就可以利用比较安全可靠的光盘进行相关操作。
数学实验室作为师生进行相关课程讲解的场所，必须能够通过软件进行统一管理，学生在上课过程中的行为必须规范，达到保护实验室重要资源的效果。通常做法是将老师用的计算机作为一个主控制器对所有学生计算机进行统一控制，这样方便老师进行教学和学生当场练习并交作业。这种情况下将数学实验室作为一个特殊的教室，学生的课堂行为也必须进行一定程度的规范，例如不能利用实验室的计算机进行游戏、不能利用实验室的计算机进行聊天等。
如果把数学实验室当成一个科研的场所，就必须按照科研的管理方法进行管理。首先，高职院校的数学实验室为公共实验室，如果某一个课题组需要利用数学实验室资源进行科研活动，就必须进行相关的实验方案和实验进度安排的申请。其次，在使用过程中，必须遵守实验室使用的规章制度，严禁在科研期间进行非科研活动。最后，实验室需对在实验室进行科研的项目进行统一管理，使实验室资源得到更高效的利用，从整体上把握投入和产出的比值，更好地为学校的科研活动服务。
数学实验室作为师生施展数学才华的场所，也需要一定的规范以保证师生的创意能够安全并且高效进行。例如，一个学生提出一种新的计算抽样方法和新的概率计算方法，需要在数学实验室中进行该想法的验证。第一步，学生需要将自己的想法进行书面的表达并且经相关指导老师进行项目可行性分析，如果理论可行，那么可以将此方案提交至数学实验室，由数学实验室的老师提供场地和相关资源。第二步，学生需要进行相关的编程工作但是自己不会，需要数学实验室中的老师帮忙，实验室老师就会尽自己的努力教会学生如何进行相关软件的应用和编程工作，以实现学生的想法。
三、高职院校数学实验室与其他学科的联系
高职院校数学实验室在建设的过程中，不仅能够对数学学科本身的建设和发展起到十分重要的作用，对其他相关学科也能够起到十分重大的帮助作用，这是由数学作为一个工具学科的性质所决定的。
物理学中常常用到微积分的理论进行公式的推导及问题的解决，这一点在热、电、空气动力学方面有十分广泛的应用；而当物理学的尺度进入微观的量子力学，又对概率学产生很强力的依赖；化学中的分子动力学尤其是大分子的分子运动也往往依靠数学的方法进行理论推导；经济学对于数学的依赖更是不言而喻，经济学的发展正是利用数学公式的表达展现出人类经济发展过程中人类的理性。总而言之，许多学科都对数学有着强烈的依赖，那么这些学科的部分实验也可以移到数学实验室中进行数学模型的推导和计算，事实上，物理学或者化学在发展的过程中，为了解决问题，也发明了一些特殊的数学方法，这在很大程度上帮助了数学学科进行知识体系的完善。因此，数学实验室应该在一定程度上对其他相关学科开放，达到共同进步、共同提高的目的。
高职院校中的数学实验室建设是一件对数学学科本身影响深远的事件，不仅能够提供一定的科研环境和教学场地，而且能够为师生的创意提供实现平台。在进行数学实验室建设的同时，需要对其他相关学科在一定程度上开放，这样才能做到互相支持和共同提高。
参考文献：
[1]李勋.高校数学实验室管理经验浅谈.网络与信息，2010（07）.
数学实验室范文第6篇
创建高中数学虚拟实验室
高中数学虚拟实验室由彼此密切联系又相对独立的两部分组成:教育主题型网站与TI现代数学教育实验室。
1.教育主题型网站
网站整合了Z+Z智能教育平台、几何画板等常用数学软件和高中数学测试与评估系统。它主要由相互有机联系的信息资源层(包括策略库、数据库、题库、积件库、课件库、软件库、教案库、课题研究档案等栏目)、教学工具平台层(包括平面几何、立体几何、三角函数、平面解析几何等Z+Z智能教育平台,几何画板,测试与评估,BBS论坛等栏目)和超级链接层(包括几何画板世界、图形计算机世界、Google搜索引擎、数学奥林匹克俱乐部等网站栏目)三部分组成。其中,信息资源层的每一部分内容依据高中数学新课标和教材分为高一年级、高二年级、高三年级、高考总复习等四个一级子目录,一级子目录下按教材各章顺序分为若干个二级子目录,二级子目录下按教材各单元顺序分为若干个三级子目录。
2.TI现代数学教育实验室拓扑图(见下图)
高中数学虚拟实验室的操作特征
以人民教育出版社《普通高中课程标准实验教科书》(B版必修2)《平面与平面位置关系》中的“二面角及其平面角”为例,阐述高中数学虚拟实验室的操作特征。
1.备课:信息化的教学设计,实现教案电子化
(1)调用教案库模块
教师进行电子备课:首先,依次点击信息资源层的“教案库”“高一年级”“平面与平面位置关系”“二面角及其平面角”,阅读“教案库”备有的8份典型教案,依据新课标的要求,确定本节课教学目标。然后,教师结合本班学生的特点,决定本节教学思路,创设虚拟教学情境,设计系列问题,引导学生通过操作、实践、实验,发现二面角的平面角的定义,探求二面角的平面角的作法,让学生亲自体验数学建构过程。
(2)调用积件库、课件库、软件库模块
教师依次点击信息资源层的“积件库”“高一年级”“直线、平面、简单几何体”“二面角及其平面角”,运行该档案夹所有的积件与课件,经过分析研究,选择其中的“人造卫星绕地球旋转”、“水坝”、“二面角形成过程”、“二面角的度量”、“二面角的变化”、“二面角的画法”、“二面角的平面角确定”、“平面角与面积”、“山坡”、“折迭”等,并按教学需要进行修改,最后将它们整合成一个可分可合的整体,即《探索二面角及其平面角》,并将它放在“软件库”,以便根据教学进程随时调用。
该教学软件分为“创设虚拟情境”、“自主探究二面角”、“深入探究二面角”、“自我总结归纳”、“形成性评价”、“布置课外作业”6个模块,使用者可以任意调用与改造,并且不受先后次序的限制。
(3)调用数据库模块
“数据库”中备有大量有关二面角及二面角的平面角的背景知识及其相关材料,教师可以选用。
(4)调用题库模块
“题库”中备有大量有关二面角及二面角的平面角的各种试题,教师根据教学需要进行筛选,并将它们整合成“初识二面角”、“再识二面角”、“研究二面角”、“二面角问题的拓展”等4份阶梯式的形成性评价试题,并将它们放在“测试与评估”栏目上,学生可以按先后次序调用。
2.上课:引导学生进行虚拟实验,实施数学方法论教育方式
(1)创设虚拟情境
教师点击“高中数学虚拟实验室”“软件库”“探索二面角及其平面角”软件,引导学生复习平面几何中的角、异面直线所成的角、直线和平面所成的角等概念,通过多媒体演示,指出它们的共同点。
教师演示“人造卫星绕地球旋转”积件,最后画出卫星的轨道平面和地球赤道平面,让学生观察这两个平面相交成一定的角度。接着,教师演示“水坝”积件,指出修筑水坝时,为了使水坝坚固耐久,必须使水坝面和水平面成适当的角度。
教师运用高中数学虚拟实验室为学生展示两个带有二面角的数学模型积件,创设一种真实情境,有效地降低学生对二面角的陌生感。利用多媒体手段,引导学生建立二面角和角这两个数学模型,联想角的概念,特别注意概念中的关键词,从而得出二面角的概念。
(2)自主探究二面角
教师组织学生点击高中数学虚拟实验室中的“二面角形成过程”积件,通过观察、实验、归纳、模拟、猜想等思维过程,自主探究二面角形成过程,得出二面角的有关概念:半平面,二面角的棱、面。教师组织学生进行“初识二面角”的形成性评价,这部分共有4个问题,全部研究完毕后,教师将整个过程列成一个总表即平面几何中的角与二面角的对比表,显示在屏幕上。
(3)深入探究二面角
教师组织学生点击高中数学虚拟实验室中的“二面角的度量”、“二面角的变化”、“二面角的表示”、“二面角的平面角”、“二面角的画法”、“二面角的平面角确定”、“平面角与面积”、“山坡”、“折迭”等积件,通过观察、实验、归纳、模拟、猜想等思维过程,自己总结出二面角的平面角的定义;归纳出二面角的平面角的三种作法和求二面角大小的几种基本方法,完成二面角及其平面角的意义建构。教师组织学生自主进行“再识二面角”、“研究二面角”两个阶梯的形成性评价。
(4)自我总结归纳
顺利通过“初识二面角”、“再识二面角”、“研究二面角”三个阶梯的形成性评价的学生,自己进行小结,全班学生基本达标后,再由教师归纳本节课主要内容。
(5)布置课后作业
先由学生独立进行归纳,总结解决折迭问题的方法和规律,并利用“软件库”中有关折迭问题的系列课件与积件,深入研究折迭问题中的“二面角”问题,依托高中数学自动化测试系统完成“二面角问题的拓展”的形成性评价试题。开展小组竞赛活动,教师组织学生运用高中数学虚拟实验室进行数学虚拟实验,更进一步研究折迭问题中的“二面角”有关问题,撰写有关折迭问题的小论文,各小组将各自研究成果上传到平台的“BBS论坛”上,并在网络上展示与交流,一周后将举行论文答辩会与评比活动。
3.反馈
数学实验室范文第7篇
关键词：实验室建设数学建模计算机
中图分类号：O24文献标识码：Adoi: 10.3969/j.issn.1003-6970.2011.03.037
The applications and Constructions of computer lab in Mathematical Modeling
YU Ming-chai, CHEN Xing
(Nanyang Normal University,Nanyang ,473061,China)
【Abstract】Based on the experience of selection, training, competitions, organization in Mathematical modeling andthe experience of laboratory management, the authors discussed the effect of computer in mathematical modeling and pointed out laboratory has an irreplaceable role in mathematical modeling. It Proposed methods of building computer labs for developing mathematical modeling
【Key words】Laboratory construction ;Mathematical modeling; computer
0引言
1985年美国出现了一种面向大学生的数学建模竞赛，1992年中国开始举办数学建模竞赛，自此我国各大高校相继参加。我校自2003年开始参加数学建模竞赛至今，取得了不错的成绩。在2003至2008这六年间，共有33个队参加了数学建模竞赛，规模较小，计算机实验室设备和管理都没有跟上，且每次比赛时都是临时将教师办公室腾出作为考场，因此取得的成绩也不多。2009年开始扩充了实验室设备，配备了系统的计算机软件，完善了实验室管理，数学建模队伍也扩充了，2009年、2010年分别有16个和35个队参加数学建模竞赛，获得的奖为国家二等奖3个、省一等奖6个、省二等奖12个、省三等奖26个，其成果远远大于前几年。而且从河南省近几年同等院校参赛和获奖情况来看，参赛队伍越多，获奖的几率就越大，且获得高等次奖的队伍也增加。数学建模是培养创新型人才的方式之一，培养创新型人才是建设创新型国家的需要，创新型人才要通过创新性的理论教学和实验教学来培养，实验教学是培养高素质创新型人才过程中的重要环节，是始终贯穿、不可或缺的重要组成部分[1]，而实验室是实验教学的重要基地。
1计算机在数学建模中的作用
数学建模是用数学语言描述实际现象的过程，这个过程包括模型的建立、求解、验证、改进等，这个过程如果用人工进行，则不是短时期内能解决的，因此需要借助计算来完成这些过程，以加快数学建模全过程的进度。
1.1利用计算机通过网络获取参赛题目以及查询有关的数据和建模所需的文献及资料
每年的参赛题目都是公布在网上，建模竞赛首先要利用计算机和网络将试题下载下来，然后分析各试题，上网查资料，决定选做题目。再根据选定的题目，上网查询更多的文献及相关的资料。因此，参赛队员应掌握网上查询文献的能力，会在各大期刊网查询[2]。
1.2利用计算机进行大量的数据分析和数值计算、编程、模拟(仿真)、图形处理等
选定题目查好文献，开始建立模型。有的题目有大量的数据要分析，如2005年全国大学生数学建模竞赛A题，“长江水质的评价和预测问题”中涉及长江的水质数据就有2000多个，这些数据如果人工计算，就很难在三天时间内很好地解决问题和完成论文。计算机具有高速的运算能力，能满足数学建模过程中复杂的数值计算。它的大容量贮存能力以及网络通讯功能，使得数学建模过程中资料存贮、检索变得方便有效，它的多媒体化，使得数学建模中的一些问题能在计算机上进行逼真的模拟实验[3]。例如著名的汉诺塔问题：64个直径不同的环按上小下大得顺序放在一个塔上，要求将这些环移到另一个塔上，仍按上小下大的顺序，可以利用第三个塔暂时存放，存放的塔也必须是小的环在大的环上面，要求一天移动一个环。这个问题可以用MATLAB编程
新建如下m文件
function Hanoi(n,A,B,C)%把n个盘子从A经C移到B
global countN;
if n==0
return;
end;
Hanoi(n-1,A,C,B);% 先把n-1个盘子经B移到C
disp(['第',num2str(countN),'步: ',A,'->',B]);
% 再把A最后一个盘子移到B
countN = countN+1;
Hanoi(n-1,C,B,A);
% 最后把n-1个盘子从C经A移到B
然后在命令窗口输入如下脚本：
global countN;
countN = 1;
Hanoi(64,'A','B','C');
countN
最终搬运的次数为2^64-1次，并且每一步移动如何移动环都计算出来，移动环的整个过程都也就模拟出来了。2^64-1是个多大的数，从这个数字上很难看出来，如果将题目的要求变一下，要求1秒钟移一个环，则需要的时间为（264-1）÷60÷60÷24÷365÷100=5849424174世纪，近58.5亿个世纪，是地球诞生时间的128倍，这个时间是不可想象的，实际去完成移动也是不可能的，而用计算机模拟却可以做到。
1.3利用计算机编写竞赛论文
建模竞赛最终交上去的论文,一般要求是打印的,论文格式除了要按照组委会的要求外,论文的版面设计如大小标题、段落、字体字号以及表格、插图、公式等都要安排得合理，给评审一个好印象，对成绩的提高有帮助。Word是大家熟悉的也是专业的排版软件，但Word在含有数学公式的论文排版时板式不容易调整到美观，数学论文最好用专业的数学排版软件TEX来做，公式用mathtype软件来输入，这样学生不仅能将论文排版美观，还学会了一个新技能。
2实验室在数学建模中的作用
数学建模作为联系数学与实际问题的桥梁，是数学在各个领域广泛应用的媒介，是数学理论知识和应用能力共同提高的最佳结合点，在培养学生过程中，数学建模课程起到了启迪学生的创新意识和创新思维、培养创新能力和实践动手能力的作用，是培养创新型人才的一条重要途径。计算机在数学建模中对提高学生的实践动手能力和培养学生的创新能力的重要性是已知的，是必不可少的。
计算机实验室在数学建模中的作用不仅仅在于拥有计算机上，它还有着众多无法替代的功能。
2.1开展集中培训
参加数学建模的学生从大一到大四的都有，学生层次不一样，需要在比赛前进行集中培训，给队员补充必要的数学和计算机知识。并且在培训同时学生要学习使用数学软件和编程软件，以及论文写作与排版等，需要每个学生一台计算机，这是普通教室不能办到的，让每个学生都自带计算机到教室是不现实的，而计算机实验室就很好地能解决这个问题。
2.2学生在集中培训中和同学们切磋、磨合，找到最好的搭配
数学建模的竞赛形式是三人一组，在建模过程中队员需要协同工作才能解决问题。数学建模过程是一个不断讨论、不断完善的过程，在这一过程中，团队的分工合作必不可少，这就需要学生具有团队精神、协作意识。如何在众多同学中选取最好的搭档，这就要经过切磋磨合了。通常学生熟悉的同学大都是本班的，而建模往往需要不同院系不同专业的同学融合，这就需要把队员放在一起，让他们互相了解，互相切磋磨合，这个过程不是一两天就可以完成的。如在2010年全国大学生数学建模竞赛前10天，我院根据学生的专业，想对几个队的队员进行调整，让他们再进行一次模拟训练，结果所有被重组的队都反映他们与新队员的协作不好，要求还回原来的队员。因此，队员的搭配问题最好在培训期间解决。
2.3为方便教师辅导、学生小组合作学习提供场地
除了开展集中培训外，老师还在模拟赛和平时自由练习时对学生进行辅导，计算机实验室为学生和老师集中交流提供了一个非常方便的环境。此外，数学建模是多个方向的知识综合，辅导老师各有专长方向，学生对于不同方向的问题问不同的老师，往往会得到更全面的答案。如果没有一个集中学习辅导场所，学生就不能够同时与多个老师交流，对于综合性的问题，很难及时准确的找到答案。
建模同队队员往往是不同专业的学生，平时自学和训练时，除了实验室他们很难再找到一个更好的共同学习、训练的去处。在学生们自学消化期间里，需要合作学习，合作学习有效调动了学生讨论交流的积极性，在无戒备、轻松的气氛中听取和采纳他人见解，自主表达自己的观点，在有限时间内辨析、取舍、评价、知识重组乃至创新，实验室便是数学建模中合作学习的最佳场所。
2.4竞赛场地
数学建模竞赛中有一个规定是竞赛期间参赛队员可以使用各种图书资料、计算机和软件，在国际互联网上浏览，但不得与队外任何人（包括在网上）讨论。而且数学建模竞赛还有老师巡考，数学建模场地要求集中，如果考场太分散就不方便管理了，因此计算机实验室是最好的数学建模竞赛场地。
3完善实验室，更好地为数学建模服务
实验室是科学研究、探索与发现、人才培养、科技开发、社会服务的基地，是推动一个民族和国家科技发展和进步的基础。在高校中，实验室更是开发学生智力、启迪学生思维、培养学生实践能力、设计能力、应用能力和创新能力的综合平台[4]。数学建模离不开实验室，只有完善实验室建设，才能保障数学建模顺利进行。实验室建设应注意一下几个方面的建设。
3.1实验室规模
在规模上，需要比较充足的实验教学设备和场地，才能够开展较大的实验课程教学、培训、竞赛和学生的创新活动，例如今年我院参加培训的队员有140人，可我们两个实验室分别只有50台计算机，计算机明显不够，后来向其他院系借了一个有150台计算机的实验室，我们的集中培训才得以正常进行。因此，实验室规模是保证实验教学活动的首要条件。
3.2实验室硬件、软件
数学建模实验的主要实验仪器是计算机，做数学建模需要进行大规模数值计算以及系统仿真，没有先进的硬件环境是很难实现的。先进的硬件环境当重点考虑高性能的计算机，如今计算机的发展是迅速的，每隔两三年，计算机的性能就会更新一代，如果仍用多年前的性能很低的计算机来做数学建模，那么程序的运行速度会非常慢，甚至有的软件根本就不能运行。
除了配备高性能计算机外,还应配上先进的软件,系统及常用软件是必须的，在此处不作讨论。需要使用的数学软件及功能如表1：
这些软件都需要性能好的计算机来运行，否则速度会很慢，耽误宝贵的时间。
3.3实验室师资和管理
实验队伍水平高低决定了实验室建设水平的高低，实验队伍可分为实验教师系列和实验技术人员系列两大类，前者主要承担实验教学任务及开展科学研究工作，后者主要从事实验室的日常教学管理、实验操作运行管理、实验室技术安全管理及实验仪器设备的管理使用维护保养等工作[5]。因此需要加强实验室师资队伍和管理人员队伍的建设，提升现有人员的综合素质，引进高层次高学历的人员。师资队伍和管理人员不仅要有扎实的专业基础,还要对数学建模有浓厚的兴趣,有一定的数学建模的实际经验、又有献身精神[6]。数学建模选拔、培训及竞赛都要付出很多劳动，非常辛苦，而老师的经费收入又相对较少。因此，数学建模教师及实验室管理人员不仅要有高水平，还要高素质，乐于奉献。
4建设好实验室，充分发挥实验室作用
在高校中实验室是重要的教学和科研基地，建设好实验室也是建设好学校的一个重要内容，实验室建好后，还可以为教师科研开发和应用提供更便利的软硬件环境，更有利于提高教师现代化的教学水平，教师、科研人员、学生都可以充分利用实验室的丰富资源，学生可以在实验室的实践中学到许多以前在书本上没有学到的知识和技能，学会如何在图书馆、互联网浩如烟海的资料中查找出自己所需要的资料[7]。实验室建好后，如果还有多余的资源，可以为社会服务，如和企业使用联合实验室或为企业开发软件等。这样不断提高了实验室的利用率，也带来了经济效益。
参考文献
[1] 刘志刚.三分天下有其一――加强实验教学工作,培养高素质创新人才[J].实验室研究与探索,2009,28(2):1-4
[2] 刘华等.加强培养学生在数学建模中运用计算机的能力[J].甘肃联合大学学报(自然科学版),2009,23(4):121-125
[3] 姜军 张利颖 薛峰.浅谈计算机在数学建模中的作用及特点[J].实验室科学,2007.5:81-84
[4] 王兴邦.实验室开放的内涵与机制研究[J].实验室研究与探索,2009,28(5):11-13
[5] 徐世同 曾繁丽.加强高校实验队伍建设 促进创新新型人才培养[J].实验室研究与探索,2009,28(9):152-154
[6] 韦程东.指导学生参见全国大学生数学建模竞赛的探索与实践[J].高教论坛,2007.1:27-29
[7] 黄小斌.拓展高校实验室建设内涵，培养创新人才[J].实验技术与管理,2010,27（8）：31-33
数学实验室范文第8篇
【关键词】开放教育；开放运行机制；数学实验室
【Abstract】In view of the existence of open laboratory in consciousness， management and open problems in mathematical form， the opening of laboratory operation mechanism as the research object， the top-level design， open mode and management mode are introduced， and the application effect is analyzed. Research results show that， the implementation of open operation of the laboratory can effectively improve the utilization rate of resources， improve the level of experiment teaching.
【Key words】Open Education；The open operation mechanism；Mathematical Laboratory
实验室实行开放运行机制是对开放教育理念的一种具体实践，是坚持以学生为中心教学模式在实践教学中的集中体现。我国教育教学长期以来存在重理论、轻实践的弊端，其“从听中学”的教学模式与国外“从做中学”相比，存在明显差距[1]。近些年来，我国逐渐认识到这个问题，并把加强实践教学上升过国家战略层面的高度，提出了一系列政策方针，指导实验教学的改革和发展，教育部2007年颁布的《关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》中提出重视本科教学的实验环节，加快各类实验室开放运行进程。在这个背景下，许多高校通过一系列改革和尝试，取得了一定的效果，在一定程度上提高了实验教学质量和水平，但由于高校规模的扩大、实验经费有限、管理体制等一系列因素的影响，实验室的开放运行机制未能完全实现，在一定程度上制约了实验教学的改革与发展[2]。
本文以我校数学实验室为研究对象，对开放运行机制在数学实验室中的应用做了具体实践研究。
1 实验室开放运行机制存在的问题
分析目前实验室开放运行机制的现状，各个高校在不断改善软硬件环境的过程中，逐步推进实验室开放运行的进程，总体来说是向前发展的，但由于起步较晚，目前仍处于探索阶段，所以还存在如下几个方面的问题：
1.1 意识层面
没有把握实验室开放的真正内涵，许多高校认为实验教学认为是课堂教学的简单延伸或是理论课程的附属品，而没有认识到开放实验室是充分发挥资源效能、培养学生创新能力的优良平台。在这种意识的作用下，导致了实验教学重视不够、投入不足等问题，老师和学生的积极性都没能充分调动起来，使得实验室的开放运行成为一场空谈。
1.2 开放形式
开放形式单一，只是在正常教学活动外的进行定时开放，不够灵活；同时，没有具体的开放项目，缺乏针对性的指导和规范化的管理。
1.3 是管理层
资源配置不够合理，信息化管理程度较低，各实验项目之间不够协调，共享率低；开放内容和时间不能满足学生个性化需求，环境建设也无法尽如人意。
在这些因素的影响下，实验室的开放运行成效低，其对高校整体教学质量水平，乃至为社会培养创新型人才等都产生了不利影响。所以，必须进行一系列改革，建立适合高校特色的实验室开放机制。
2 数理实验室开放运行机制
作为一门演绎科学，数学实验虽然没有主导作用，但在数学的研究和学习中仍然具有重要地位。数学实验主要是利用作图软件、模型、实物等工具解决数学问题，例如探究数学理论、验证数学猜想[3]。数学实验室需要的主要设备为高性能计算机和数学软件。数学与其他科学的不同，促使数学实验室的开放运行机制也不尽相同，本文从顶层设计、开放模式和管理模式三个方面来阐述。
2.1 顶层设计
首先，要明确实验室开放的实质。开放不是简单的开门，还需要把握两个重要环节，一是指导，二是管理。开放实验室是实现资源共享、提高资源利用率的有效途径，通过开放，能促进实验室的规范管理，促进实验室建设；能培养和提高学生的实践能力、创新能力等科研素养；能促进实践教学改革，提高实验教学质量，提高教师队伍的整体水平[4]。
2.2 开放模式
数学实验室的开放模式包括实验教学开放、科技创新开放、科学研究开放、对外服务开放等几个方面。
2.2.1 实验教学开放
根据人才培养需求，以培养学生分析-解决问题能力、创新能力、独立思考能力、团队协作能力等一系列素养为目标，将教学内容分解为相互独立的实验项目，并提供中期检查、结果评定以及疑问解答等服务；同时，设置不拘泥于教学内容的课外实验项目，注重实验内容的多元化，满足各个层次学生的实验需求。
2.2.2 科技创新开放
由学生个体或学生社团，根据自身需求自拟题目，在导师的引导下选题、数据收集、数据分析和研究报告撰写等过程。科技创新开放为学生提供了相对宽松和自主的科研环境，不仅让学生更熟练地掌握实验方法和技巧，而且加深他们对科学研究的理解，培养学生的创新性思维和能力。
2.2.3 科学研究开放
在教师进行科研项目时，除研究生外，还吸收理论基础扎实和具备一定科研能力的高年级学生成员，分解一系列子项目在老师和研究生的指导下独立完成。这样一方面可以激发学生潜能和学习欲望，另一方面也减轻了教师负担。
2.2.4 对外服务开放
适当对社会开放，提高辐射服务能力，在全校乃至校外开展各类培训工作，更有效地利用实验室内资源配置，例如数学建模培训、职业技能培训、教师信息技术培训等等。
2.3 管理模式
在实验室开放运行过程中进行组织、结构、机制等方面的管理创新。
（1）是在组织上的创新。提出基于自组织的三位一体的组织结构，即以学生为主导，教师为引导，研究生参与辅导的运行机制，充分利用现有人力资源参与实验教学活动。
（2）是在资源上的创新。首先要加强数字资源建设，购买Mathematica、Maple、Matlab等数学软件平台；其次要注重资源的管理，做好服务器、数据等软硬件的运维工作；最后，要提高资源共享的深度和广度，积极与其它院系和其它高校合作，这也是体现实验室开放性的重要方面。
（3）是在机制上的创新。经过广泛调研和充分论证，构建服务规范流程和管理办法；建立激励机制，对于实验教学活动提供一定经费支持，对于创新性实验获得的成果给予奖励。
3 开放运行机制应用效果
自从实验室实施开放运行机制以来，提高了开放程度，完善了各项对外教学服务措施，满足校内外本科生、硕士生和进修教师的实验需求，取得了良好的应用效果，具体表现在以下几个方面：
3.1 提高了资源的利用率
实行开放运行机制的半年时间以来，数理实验室完成实验机时48000小时，接纳实验人数29000人次，同比分别增长35.6%和39.4%。
3.2 提高了学生学习能力
巩固了课堂知识、提高了学生的科研素养、创新能力、综合能力。以数学建模为例，实施开放运行机制后，我校共取得了十余次省级和部级奖项。
3.3 提高了教师积极性
对实验教学的重视，实施的激励措施以及指导学生取得成绩带来的自豪感，提高了实验教师的积极性。
4 结语
开放教育是高等学校进行实现素质教育的最终选择，是知识经济时代对我国高等教育提出的新要求。实验室开放改变了传统的实验教学模式，是实现素质教育目标的重要途径。事实证明，实验室的管理体系和运行机制直接影响其作用和效能的发挥，只有开放运行才能充分发挥效益，只有不断改革和实践开放运行机制，才能不断提高教学质量水平。将实验教学改革纳入学校教学改革中去。
【参考文献】
[1]江捷.感悟英国高校多元化的教学方法[J].实验技术与管理，2009，26（2）：175-177.
[2]胡文花，向志军.实验室开放管理的理论内涵[J].商情，2011（17）.
[3]谢治州，罗晓宾，罗琼.国内高校数学实验教学的现状分析与研究[J].教育与职业，2012（26）：113-114.
数学实验室范文第9篇
《全日制义务教育数学课程标准》（2011年版）提出：“教师应当努力开发制作简便实用的教具和学具，有条件的学校可以建立‘数学实验室’供学生使用，以拓宽他们的学习领域，培养他们的实践能力。”e-数学实验室在这方面具有独特的作用。随着HP Prime产品的推出，复杂的数学运算演示将变得简捷，抽象的数学概念变得直观，学生的思维过程逐步体现，从而使e-数学实验室成为思维训练的有力助手和数学实验教学平台。
e-数学实验室的核心组成部分为图形计算器。据介绍，HP Prime图形计算器于2013年8月全球正式，人性化的外观设计和基于应用的系统设计相结合，内置中学数学必要应用，包括计算器、函数作图、动态几何、高级绘图、数据与统计、编程、问题设计等，满足师生进行各类数形结合的探究。
e-数学实验室解决方案的应用，能够发展数学思维，积累数学活动的基本经验。e-数学实验室以“图形计算器+传感器+采集器”为构建要素，秉持数学建模思想，通过图形计算器与物理、化学、生物传感器的连接，实现对更广泛学科知识的综合探究。例如，HP Stream Smart410数据采集器可连接各种传感器（物理、化学、生物等），快速高效采集实验数据，生成数值、图形等表达方式，进行数据统计分析和数理实验，将数学与实际生活紧密相联，实现数学与物理、化学、生物等基础学科实验探究。
惠普方面表示，以应用为导向，提供持续、有效的学科教学云服务是e-数学实验室最具特色的服务。惠普以这一服务为基础，整合其在图形计算器领域的专家团队，为教师和学生提供包括内容服务、学科教研、专业培训及国际交流等全方位、立体式的数学实验教学服务体系，推进学科教学与教育信息化相融合。
数学实验室范文第10篇
关键词 数学实验；云平台；分布式计算；MATLAB
中图分类号：G642.423 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2017）04-0012-03
Abstract This article elaborates design and implementation of the cloud platform of mathematical experiments， and the key technologies used in the process of platform development. The cloud platform is an integrated environment of mathematical experiments on the internet with openness， real-time and accessibility and capable of executing distributed computations. It is able to provide the online service of mathematical experiments and scientific computations for teachers and students， moreover solve complex computation problems. The cloud platform is a way to share the computational resources of high quality in mathematical laboratory within and between campuses， and explore the development road of mathematical laboratory in future.
Key words mathematical experiments； cloud platform； distributed computing； MATLAB
1 前言
目前国内众多高校的数学实验室是基于局域网的以微机为主体的机房，难以将其计算资源共享给广大师生或者科研人员使用，不具备开展大型实验项目和执行大型计算任务的能力，如大数据的分析处理。如何整合数学实验室的计算资源，使之能够提供高性能的计算服务，并将计算服务方便快捷地提供给广大师生使用，是数学实验室建设中亟待解决的问题[1]。
因此，一些学者提出基于网络的虚拟数学实验室，具有网络执行MATLAB程序的功能，能进行简单的数学实验，具有一定的实验教学管理功能；还有一些研究提出基于Web和MATLAB的虚拟实验系统，这些系统针对特定的数学实验项目编制，允许学生通过网络修改模型参数进行演示[2-3]。目前这种基于网络的数学实验室或者虚拟实验系统，不能进行分布式计算，难以开展大型的数学实验项目和完成复杂的科学计算任务，难以处理大规模的并发访问，离实际应用还有一段距离。
本文应用云计算的技术理念，提出构建基于J2EE（Java 2 Platform， Enterprise Edition）和MATLAB分布式计算技术的数学实验云平台，实现数学实验室的多核、多处理器、多台微机和大型数值计算软件等优质计算资源的校内和校际共享，满足广大师生日益增长的科学计算需求，特别是在分布式计算和大数据处理方面的计算需求。
2 数学实验云平台的设计
系统概述 云计算既指在互联网上以服务方式提供的应用系统程序，又指在数据中心用来提供这些服务的硬件和系统软件。云计算可理解为并行计算、分布式计算和网格计算的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现[4]。
实验云是远程实验技术与云计算技术的融合，将改变传统的教育模式。数学实验云平台应用云计算的技术理念，将数学实验和科学计算理解为可以提供给用户的服务，数学实验室的软硬件资源为生产该服务的基础设施。因此，数学实验云平台定义为云计算技术下的集成数学实验环境，为学生、教师和其他用户提供即时的云端数学实验和科学计算服务，如并行计算、分布式计算和大数据处理等计算服务，让传统数学实验室的计算和服务能力有质的飞跃。
功能模块设计 数学实验云平台是一个集成的数学实验环境，在此环境中主要的操作对象有教师、学生、执行特定计算的科研人员和平台管理人员，该平台主要功能集中在数学实验、课程管理、科学计算、协作交流和资源共享等，具体的功能模块有：
1）数学实验，用户通过该模块接收数学实验任务、在线进行数学实验、查看实验结果及实验成绩、撰写并提交实验报告和储存及查看历次实验记录；
2）科学计算，用户通过该模块提交计算任务、编写计算程序、上传相关数据和获取计算结果，进行项目管理；
3）课程管理，该模块使用者主要为数学实验教师，主要功能有实验任务、收集并查看实验报告、评定实验成绩等；
4）协作圈子，该模块帮助用户完成需要团队合作的实验或者科研项目，在一个圈子里，圈子成员共享实验空间、代码空间，在线讨论交流等；
5）文件管理与共享，该模块提供讲义、辅助材料、课程录音、录像等课程资源的存储和共享；
6）人员管理，该模块用于管理教师、学生和其他人员的个人信息，包括所上课程、所侔嗉妒笛樾∽榛蛘呖蒲谢构、参与项目、项目角色等信息。
3 数学实验云平台的技术实现
系统架构 数学实验平云台基于J2EE和MATLAB集群技术开发，采用B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）架构，如图1所示。Web服务器负责业务逻辑控制，MATLAB集群负责数学实验和科学计算，数据库负责存储用户信息、实验和计算代码、计算结果、分析报告等。用户从网页上发出计算请求，用户的请求给Web服务器处理之后，将发往MATLAB集群管理器，集群管理器给各计算机分配作业，完成计算任务后将收集计算结果并通过Web服务器返回给用户，其他需要存储的信息发往数据库。服务器端软件包括J2EE Server（Apache Tomcat 7.0.52）、MATLAB 2012a和SQL Sever2005。
MATLAB分布式计算集群的搭建 MATLAB分布式计算环境由其并行计算工具箱（Parallel Computing Toolbox）、分布式计算服务器软件（MATLAB Distributed Computing Server）和计算机集群构成（Math Works. 2012. MATLAB Reference guide. Natick， MA， USA）。在MATLAB集群架构中有3种角色：客户端（Client）、作业管理器（Job Manager）、Worker。客户端是发起计算任务的MATLAB线程，客户端发起的计算任务称为作业（job），作业是运行在MATLAB上的大型运算，客户端在并行计算工具箱的支持下定义作业并将其分割成若干个可以同时进行的小的运算，这些小的运算称为任务（task）；客户端将作业发送给作业管理器，作业管理器是服务端应用程序的一部分，用来协调管理作业及其任务的执行；作业管理器将任务分配给服务端独立的MATLAB线程进行计算，这些MATLAB线程称为Worker；Worker运行结束返回结果给作业管理器，再由分布式计算工具箱对其结果进行合并，得出最终结果发送给客户。
在一台计算机上，MATLAB并行工具箱只允许最多12个Worker同时运行，要使用更多的Worker，需要通过MATLAB的分布式计算服务器软件组建MATLAB集群。MATLAB集群的搭建分为四大步骤：MATLAB软件的安装、搭建集群局域网、分布式引擎的安装（MATLAB Distributed Computing Engine，
MDCE）、作业管理器和Worker的启动配置。MDCE是MATLAB的分布式计算服务器软件的一部分，用以维护Worker之间、Worker与作业管理器之间的通信，打开集群内各计算机的终端界面，进入MATLAB的安装路径“/toolbox/distcomp/bin”下，输入命令“mdce install”安装MDCE。安装完毕后，输入“mdce-version”，出现MDCE版本信息则说明安装成功，此时，输入“mdce start”，开启分布式计算服务。启动
MDCE服务后，输入“startjobmanager-name”命令创建作业管理器。
学生的数学实验程序较简单，计算量小，但是面临大量学生并发访问的问题；科学计算则针对大型计算或者大数据处理，用户数较少，但每次计算需要占用大量计算资源。为利用MATLAB集群高效完成这两项功能，在MATLAB集群中建立两类作业管理器：一类是数学实验作业管理器，名为EJobManager，拥有80个Worker；一类是科学计算作业管理器，名为SJobManager，拥有120个Worker，分别接受数学实验和科学计算任务。
MATLAB分布式计算集群的Web调用 Matlabcontrol是让Java程序与MATLAB交互的API，可以实现从Java程序向MATLAB发送命令，让MATLAB执行某个M文件等，其jar包可以在goole code中下载。Matlabcontrol调用MATLAB分为四大步骤：设置获取MATLAB时的相关参数，通过MatlabProxy的工厂方法获取，运行代码获取结果，关闭。在实际应用中获取和关闭MATLAB要消耗大量的系统资源，运行起来也非常慢。为此，笔者建立一个MATLAB池。池在服务器开启之时初始化，创建一定默认数量的MATLAB，并且设置一定的限制规则：设置池内最大数，达到这个数目后，新增用户需要等待其他用户释放。在这个机制下，用户可以直接在池中获得空闲的，而不是每次连接时新建一个；使用完了之后也不是直接关闭它，而是将放入池中。同时在Servlet中还设置了一个监听器来监听每个所使用的连接数，可以标记一个MATLAB进程同时被多少个用户所使用。本文系统以每个同时最多由20个客户使用作为限制。
用户向Web服务器发送求，Web服务器通过Matlab-control建立与服务端的MATLAB链接，用户通过此链接向MATLAB集群上的作业管理器注入作业，从而实现调用集群计算机完成计算任务。开启Tomcat服务器之后，自动加载InitServlet，InServlet中的Init（）方法自动初始化MATLAB池，并且默认开启1个MATLAB进程，把MATLAB的池对象放入Application中。
数学实验与科学计算模块的实现 每个用户所编写的MATLAB程序执行时间不一样，用户通过MATLAB提交作业并等待作业管理器返回计算结果，需要占用MATLAB较长时间，在大量用户并发访问时会导致MATLAB资源不足。其解决方案是将作业提交和获取计算结果异步执行，这样不仅可以克服因某个用户程序执行较慢而阻塞MATLAB进程的问题，而且由于用户提交作业后即释放对MATLAB的占用，可以让一个MATLAB响应更多的用户请求，减少系统开销。
该解决方案的具体做法是将用户MATLAB程序封装成指定名字的作业，通过MATLAB提交给相应的作业管理器，由作业管理器调度MATLAB集群处理。同时采用MATLAB定时器技术在集群端间隔一定时间扫描作业管理器中的作业状态，对状态为完成的作业，取回其结果并以文本形式保存到指定目录下，客户通过文件监听和Ajax技术获取该文本文件中的结果。这样使得作业提交、作业计算和输出结果分别在不同的计算机上完成。
通过MATLAB定时器输出已完成作业的计算结果的MATLAB函数如下：
function getResult（savepath，jobmanager）
[p q r jobM]=findJob（jobmanager）；
for i=1：length（jobM）
directory=get（jobM（i），’UserName’）；
filename=[directory，datestr（now，30）]；
result=getAllOutputArguments（jobM（i））；
xlswrite（[savepath ‘＼’ directory ‘＼’ filename]，result）
destroy（jobM（i））
end
前端页面的实现 数学实验云平台采用J2EE中的Jsp+
Servlet+Bean的MVC（Model View Controller）设计模式，前端页面采用Bootstrap框架开发，会根据显示器大小自动调整页面显示，用户可以在电脑、移动设备上登录该平台。用户成功登录系统后，进入数学实验或者科学计算模块之后，可以新建实验（科研）项目，或者进入已有的实验（科研）项目，编写计算程序提交作业，保存计算程序到数据库，方便下次调用查看，科学计算模块允许用户上传计算需要的数据和其他M文件。
4 结语
本研究基于云计算的技术理念，在J2EE环境下开发基于MATLAB分布式计算技术的数学实验云平台，具有开放性、即时性、易接触性，能够方便快捷地为广大师生提供数学实验和科学计算服务。该平台将数学实验室软硬件计算资源组建成集群，可以进行大型科学计算，充分发挥实验室资源的潜在效能。用户通过浏览器即可向该平台提交计算任务获取计算结果，实现实验室资源的校内校际共享，有利于提高实验教学水平。因此，本研究为高校利用现有实验室构建云计算实验室及实现其资源共享做了有益尝试，并为数学实验室的未来发展拓展了道路，符合教育技术信息化的未来发展方向。
⒖嘉南
[1]孙苏菁，白占兵.关于数学实验室建设的若干思考[J].科技视界，2013（11）：41.
[2]宋绍云，师红.基于Matlab Web Server的数学实验室体系结构的建立[J].玉溪师范学院学报，2007（12）：38-42.
[3]谢治州，罗晓宾，严忠权.基于MATLAB网络数学实验室的构建[J].黔南民族师范学院学报，2010（6）：9-15.