数学实验室审批报告

“数学实验室”是天津市实验中学滨海学校针对数学学科本质要求和培养学生的目标提出来的装备项目，建设“数学实验室”是深化课程改革与优质实施高中数学课程的需要，是加强高中数学学科建设的重要举措。

1、数学实验室形成过程

（1）选址和规模

数学实验室主要是采用卡西欧数学计算器，学校准备将实验室建在教学楼普通教室，45人规模，方便教师和学生研讨、上课和学习。

（2）设备

数学实验室主要设备是计算机和数学研讨软件以及卡西欧图形计算器。

2、数学实验室现状

正在与卡西欧图形计算器厂家以及专家协商、规划中，但是校方已经做好了充分的准备。

3、建设目的

数学作为一门研究现实世界数量关系和空间形式的学科，具有“思维的体操”之美誉。“思维的体操”的实现，其教学过程的关键不能灌输，而是应该倡导自主与研究性学习的方式。

课程标准提出“改变过于强调接受学习，死记硬背，机械训练的现状，倡导学生主动参与，乐于研究，勤于动手”的学习方式变革要求，是数学学科的本质要求。而要实现学习方式的变革和提升数学教学的质量，必须从改变学习手段与方法着手，这就是建立数学实验室的目的。

第二篇：网上数学实验室研究报告

“网上数学实验室”研究报告

概述：

本项目的基本内容、作用、特点：

本项目研究的重点：建立数学实验室的重要性和紧迫性；网上数学实验室的构成： 数学实验室的数学软件平台、实验辅助工具、实验向导、实验室管理四部分的作用和构建；两种网上数学实验室的组建案例：在NOVELL局域网无盘站上建立数学实验室和在NT局域网上建立数学实验室。

本项目研究的解决的问题：参加“大学生数学建模竞赛”，开设“数学建模辅修专业”，数学建模、数学实验两门课程的开设。

技术环境：NOVELL局域网络/无盘工作站，Windows NT/95局域网络。

一、网上数学实验室的建立

近几十年来， 数学向自然科学和社会科学的各个领域渗透，在工程技术、经济建设及金融管理等各个方面发挥着越来越重要的作用；数学与计算机技术相结合，形成了一种普遍的、可以实现的关键技术----数学技术，并已成为当代高新技术的一个重要组成部分。而用数学解决各类问题和实施数学技术，数学建模均起这关键的作用。因此，为新世纪培养高质量、高层次人才，就不能不重视培养数学建模这一必备技能和素质，对理工、经济、管理学科，甚至一些人文、社会学科的大学生，都应该提出这方面的要求，而大学生数学建模竞赛活动就应运而生了。

数学建模竞赛不是纸上谈兵，它的题目是从实际问题中提炼出来的。解决这些问题，往往没有现成的方法可以套用，他首先要求将实际的问题数学化，及建立数学模型。参赛同学必须像参加一个实际的科研项目那样，不仅要充分发挥每个人的主观能动性和创造力，而且要全队密切配合、协同作战，才能尽善尽美地作出解答。这在课堂学习中往往是难以做到的。正因为如此，这项活动才具有强大的生命力，并必将不断发展，日臻完善。

数学建模竞赛地开展，推动和促进了各类数学建模课程地开展，并培养了一批优秀的教练员和组织工作者。一些经典的数学课程也开始反朴归真、恢复和补充了许多数学建模的内容。在竞赛的推动下，不少学校除了开设数学建模课程之外，还对整个数学课程体系提出了种种改革方案。目前一些学校计划开设数学实验课和筹备建设数学实验室的尝试。应该说与数学建模竞赛地开展有密切的关系。所有这些都是对数学课程体系和教学内容改革的积极实践。相信数学建模竞赛和数学教学改革将进一步相互促进，共同发展，不断开创新的局面。 高工专数学教育应使未来的工程技术人才具有一定的数学基础，包括数学知识和数学能力。和国内许多高工专学校的数学课程主要是由高等数学、线性代数、概率等几部分组成，

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课程内容存在重经典、轻现代，重连续、轻离散，重分析推导、轻数值计算，重运算技巧、轻数学思想方法的趋向，而且各部分内容自称体系，过分强调各自的系统性与完整性，缺乏应用型和相互联系。在这种体系下，不仅需要大量的教学时数，而且不利于学生综合利用数学知识能力的培养，联系实际的领域也不够宽阔。数学建模的培训和竞赛活动告诉我们，培养学生将实际问题归结为数学问题，并能运用数学知识求解，是每一个工科学生走向工程技术岗位所必需的能力。而把数学建模的收益面推广到全体工科学生，仅靠现行的课程体系是不行的。有必要增加数学建模和数学实验课程，补充数学其它分支的有关内容，处理好经典数学与现代数学的关系，是工科数学课程的设置和教材内容，能符合时代的发展和培养现代化工程技术人才的要求。

在传统的数学课程教学中，过分强调严格的定理和抽象的逻辑思维，特别是重运算技巧的训练，对工科学生则常常只要求套现成的公式及作繁琐的计算。在学生毕业以后，不会或者意识不到可以应用数学工具去解决他们各自领域的问题。现在重要的是让广大的工程技术和经济管理等专业的学生，确实体会到数学是有用的，培养他们在今后的学习和工作中，主动地用数学工具分析和解决专业中的实际问题的意识和能力。从根本上说，那些精通本专业知识，并且能够积极主动地应用计算机技术支持下的数学工具的各个领域的专家，才是真正的实现数学科学的技术转化，在经济竞争中发挥其极大的潜力。

计算机，特别是数学软件的迅速发展对数学科学也产生了巨大的冲击，从观念到研究方法都产生了巨大的影响并引起了激烈的争论，使人们使用数学解决问题的方法发生了显著变化,人们的工作将主要是分析问题,明确处理方法，规划解决问题的途径,操作指挥计算机进行工作。传统的“粉笔加黑板”的教学方式必将被淘汰。过去认为数学课是纯理论课，没有实践性教学环节的观念已经被打破，把计算机引入数学课程教学已是不争的事实。对于突出应用和动手能力的高工专学校，利用数学软件进行数学实验不仅是对数学课程改革、对专业课程的改革的要求，也是时代的发展的必然趋势。

随着计算机和网络技术的发展和日趋成熟，在教育领域的运用得到迅速发展，越来越多的学校建起“网上虚拟大学”，使得不出家门就能上大学成为现实。传统的教育模式正在被打破，一种崭新的计算机网上教学的时代即将到来。目前，我国高校都非常重视计算机网络技术运用，许多高工专校已建起局域网和校园网，但由于教师对网上课程教学方面的缺乏研究，以及各个方面因素的制约，使得许多高工专学校的网络在教学上没有发挥其巨大的作用。 我校具有良好的计算机和网络的条件，建成了局域网环境下的一个数模计算机房和多个专业计算机教室，校园网业已投入使用。我校参加了97年、98年两届“全国大学生数学建模竞赛”和98年、99年两届“美国大学生数学建模竞赛”，均取得了优异的成绩，并得到河南省教委的表扬，举办了两期“数学建模与数学软件应用”辅修专业，同时也吸引了大批学生参加数学建模竞赛这项活动中来，应该说与数模计算机房成功运作有密切的关系。我校的数学课程教学改革研究已在河南省教委获得教改立项，并进入实施阶段，即将的开设数学建模和数学实验两门课程，将会对数学实验室提出更高的要求。如何充分发挥这些网络计算机教室在数学建模竞赛和数学课程教学上的作用，使之能在更大范围内开展，已成为我们面临的亟待解决问题。网上“数学实验室”的研究，不仅对我校参加数学建模竞赛和数学教改提供更加良好条件，充分发挥现有设备潜力，也为其它课程改革提供借鉴作用，从而在更大范

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围的推广我校的网络教学建设。

二、网上数学实验室的构成

“网上数学实验室”由硬件和软件两部分构成。硬件部分包括：各种计算机、服务器、打印机、投影仪等和各种网络设备,并构成网络环境。软件部分包括：网络和系统软件、数学实验软件平台、各种实验辅助工具、实验室向导系统、实验室管理系统，其中“实验室向导系统”和“实验室管理系统”需要由实验教师根据实际需要自己开发，其余部分均可向相关软件公司选购。

数学实验软件平台

数学实验软件平台由若干种数学软件组成，它提供各种强大运算、统计、分析、求解、作图等功能，是实验室的主要组成部分。在50年代，计算机的强大功能主要表现在数值计算上，部分表现在逻辑运算上。通过指令，用代码表现的计算机语言编制程序来完成特定的数学计算任务。60到80年代都很流行的用于科学计算的ALGOL、FORTRAN等代表的算法语言、商用的COBOL语言等，以及更容易入门掌握的BASIC语言等等，都可以说是我们现在称为数学软件(Mathematical Software)的基础，但这些软件缺乏图形功能，更没有符号演算功能。在70到80年代出现了一种处理数学问题的应用软件，即我们现在所谓的数学软件（或数学软件包），当时数学软件的发展经历着一个八仙过海、各显神通的阶段。有人统计过到19xx年止已经有成百个数学软件，到了80年代末90年代初，经过优胜淘汰的竞争，逐渐出现了功能更强的数学软件，如Maple、Maxima、Mathematica等等，也出现了比较专用的强有力的软件，例如，统计方面的SAS，优化方面的CPLEX等等。下面将介绍其中适用于大学生数学建模竞赛及大学数学教学方面的一部分数学软件，可以预见，功能愈来愈全、愈多，界面愈来愈友好的数学软件将不断出现。

1、Maple是加拿大滑铁卢大学（Waterloo University）研制的一种计算机代数系统。经过近20年的不断发展，数学软件Maple已成为当今世界上最优秀的几个数学软件之一，它以良好的使用环境、强有力的符号计算能力、高精度的数字计算、灵活的图形显示和高效的可编程功能,为越来越多的教师、学生和科研人员所喜爱，并成为他们进行数学处理的工具。可以容易的运用Maple软件解决微积分、解析几何、线性代数、微分方程、计算方法、概率统计等数学分支中的常见的计算问题。

19xx年9月，加拿大Waterloo大学的符号计算研究小组成立，开始了符号计算在计算机上实现的研究项目。数学软件Maple是这个项目的产品。目前，这仍是一个正在研究的项目。Maple的第一个商业版本Maple3.3是19xx年出版的。随着几经更新，Windows操作系统下的Maple V Release2 （即5.2版）面世后，Maple被广泛的使用，得到越来越多的用户。特别是19xx年，Maple VR3出版后，兴起了Maple热。19xx年初，Maple VR4出版。19xx年

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初，MapleVR5出版。

Maple 软件主要由三部分组成：用户界面（Iris），代数运算器（kernel），外部函数库（External library）。用户界面和代数运算器是用C语言写的，只占整个软件的一小部分，当系统启动时，即被装入。Iris负责输入命令和算式的初步处理、显示结果、函数图像的显示等。Kernel负责输入的编译、基本的代数运算，如有理数运算、初等代数运算，还负责内存管理。Maple的大部分数学函数和过程是用Maple自身的语言写成的，存于外部函数库中。当一个函数调用时，在多数情况下，Maple会自动将该函数的过程调入内存，一些不常用的函数才需要用户自己将它们调入。另外有一些特别的函数包也需要用户自己调入，如线性代数包、统计包，这使得Maple在资源的利用上具有很大的优势，只有最有用的东西才留住内存，这是Maple可以在较小内存的计算机上正常运行的原因。

2、MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，经过多年大量的、坚持不懈的改进，现在MATLA已经更新至5.x版，其中，4.x在Windows 操作系统下工作，5.x在Windows95操作系统下工作。MATLAB集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。在这个环境下，对所要求解的问题，用户只需简单地列出数学表达式、其结果便以人们十分熟悉的数值或图形方式显示出来。

有关该软件的发行版本、发行价格和其它最新信息都可以从MathWorks 公司的网络站点 获取。

MATLAB的含义是矩阵实验室（Matrix Laboratory），最初主要用于方便矩阵的存取，其基本元素是无需定义维数的矩阵。经过十几年的完善和扩充，现在已发展成为线性代数课程的标准工具，也成为其它许多领域课程的使用工具。在工业环境中，MATLAB可用来解决实际的工程和数学问题，其典型应用有：通用的数值计算，算法设计，各种学科如自动控制、数字信号处理、统计信号处理等领域的专门问题求解。

MATLAB语言易学易用，不要求用户有高深的数学和程序语言知识，不需要用户深刻了解算法及编程技巧。MATLAB既是一种编程环境，又是一种程序设计语言。这种语言与C、FORTRAN等语言一样，有其内定的规则，但MATLAB的规则更接近数学表示。使用更为简便，可使用户大大节约设计时间，提高设计质量。

3、Mathematica系统是美国Wolfram研究公司开发的一个功能强大的计算机数学系统。它提供了范围广泛的数学计算功能，支持在各个领域工作的人们做科学研究和过程中的各种计算。它的主要使用者包括从事各种理论工作（数学、物理、...)的科学工作者，从事实际工作的工程技术人员，高等、中等学校教师和学生等。这个系统可以帮助人们解决各种领域里的涉及比较复杂的符号计算和数值计算的理论和实际问题。从某种意义上讲，Mathematica是一个复杂的、功能强大的解决计算问题的工具。它可以自动地完成许多复杂的计算工作，如求一个表达式的积分、作一个多项式的因式分解等等。人们可以操作它、指挥它去一步一步地处理研究领域里的或工程中的实际问题，就象机械工人操作机床加工复杂的工件似的。在过去，人们只能用纸和笔作为工具去处理这样的问题，用自己的头脑去记忆、考察和判断。

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由Mathematica这样一类的系统出现带来的思维与解题工具的革新很可能对各种研究和工程领域产生意义深远的影响。有关该软件的发行版本、发行价格和其它最新信息都可以从Wolfram公司的网络站点 获取。

Mathematica是一个集成化的计算机软件系统。它的主要功能包括三个方面：符号演算、数值计算和图形。Mathematica可以完成许多符号演算的数值计算的工作。例如，它可以作各种多项式的计算（四则运算、展开、因是分解）；有理式的计算。它可以求多项式方程，有理式方程和超越方程的精确和近似解；做数值和一般表达式的向量和矩阵的各种计算。

Mathematica还可以求解一般函数表达式的极限、导函数，求积分，做幂级数展开，求解某些微分方程等等。使用Mathematica可以做任意位的整数的精确计算、分子分母为任意位整数的有理数的精确计算（四则运算、乘方等）；可以做任意精确度的数值（实数值或虚数值）的数值计算。这个系统的所有内部定义的整函数和数值（实数值和复数值）计算函数也都有这样的性质。使用MATHEMATICA可以方便地作出以各种方式表示的一元和二元函数的图形，可以根据需要自由地选择画图的范围和精确度。通过对这些图形的观察，人们可以迅速形象地把握对应函数的某些特征，这些特征仅仅从函数的符号表达式一般是很难认识的。 MATHEMATICA系统的能力还不仅近在于具有上述这些功能，更重要的是在于它把这些功能融合在一个系统里，是他们成为 一个有机的整体。在使用MATHEMATICA的工过程中，使用者可以根据自己的需要一会儿从符号演算转去作图系转去作图形，一会儿去作数值计算。这种灵活性为使用者带来很大的方便，经常能使一些复杂的问题变的易如反掌，使问题处理起来得心应手。在学习和使用的过程中读者一定会进一步体会到这些。

MATHEMATICA还是很容易扩充的系统，它的用于描述符号的表达式和对它们的计算的一套记法实际上构成了一个功能强大的程序设计语言，用这种语言可以比较方便地定义用户需要的各种函数，如符号计算函数、数据计算函数、作图函数或其他具有复杂功能的函数，完成用户需要的各种工作。系统本身提供了一批用这个语言写出来的完成各种工作的程序包，在需要时可以调入程序使用。用户自己可以用这个语言写自己的专门用途的程序或软件包来。

4、MathCAD，又称MCAD，即数学CAD，是MATH SOFT公司推出的一套数学应用软件。MATH SOFT公司自从19xx年推出第一套MathCAD软件到今天，已经对MathCAD作了多次改进和功能扩充。现在，MathCAD已成为一种具有多种功能、交互式强且应用十分广泛的应用软件。有关该软件的发行版本、发行价格和其它最新信息都可以从MATH SOFT公司的网络站点/ 获取。

MathCAD是一种交互式的数值系统。用户可以通过MathCAD直接进行各种数学计算。例如，代数运算、三角函数运算、解方程、生成各种随机数、积分运算、求导和微分的运算、矩阵运算、解不等式、分解因式等等。除了这些较为基本的数学运算，用户还可以应用进行各种数理统计工作并且生成图形，也可以生成其它各种曲线或图形及数学表格，还可以进行线性回归、各种矢量运算和复数运算等等。MathCAD不仅是是一套在数学计算和数值分析方面很全面、方便的软件，在自然科学的其它领域也具有十分广泛的应用。用户应用MathCAD可以很轻易地解决热学、电学等物理方面的问题，也可以用来解决在化学、机械工程以及医学、天文学的研究工作或学习中所遇到的各种问题。MathCAD为广大学生，特别是理工科的

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大学生的学习提供了很大方便。MathCAD的使用操作十分简单，不要求用户具有精深的计算机知识，对于任何具有一定数学知识的人，都可以十分容易地学会使用。因此，MathCAD是一种大众化数学工具。但是，对于数值精度要求很严格的情形，或者是对于计算方法有特殊要求的情况，MathCAD就显得有些不那么十分适合了。

5、LINDO是一种专门用于求解数学规划问题的优化计算软件包，版权现在由美国LINDO系统公司所拥有，LINDO软件包的特点是程序执行速度快，易于方便的输入、修改、求解和分析一个数学规划（优化问题），主要用于求解线性规划、非线性规划、二次规划和整数规划等问题，也可以用于一些线性和非线性方程组的求解以及代数方程求根等。LINDO中包含了一种建模语言和许多常用的数学函数（包含大量概率函数），可供使用者建立数学规划问题模型时调用。因此LINDO在教学、科研和工业界得到广泛应用。有关该软件的发行版本、发行价格和其它最新信息都可以从LINDO系统公司的网络站点 获取。

6、SAS系统是大型集成软件系统，具有完备的数据存取、管理、分析和显示功能。在数据处理和统计分析领域，SAS系统被誉为国际上的标准软件系统。

SAS系统于19xx年由美国北卡洛莱纳州州立大学开始研制，19xx年成立美国SAS软件研究所公司，并开始对SAS系统进行维护、开发、销售和培训等工作。19xx年推出了SAS/PC（ 6.02）版本。自SAS系统推出以来，它的版本更新很快，功能也不断增加。19xx年下半年最新版本6.12也进入实用阶段。

实验辅助工具平台:

实验辅助工具由文字处理、电子表格、英汉翻译、演示文稿和数据库等软件组成，它提供在进行数学实验和实验室管理必要的辅助软件。

在学生进行数学实验和建模竞赛时，会产生大量的实验报告、建模论文、作业练习等，如果利用文字处理软件用于书写这些文档，将会大大提高实验效率，减少学生的重复劳动，便于教师及时掌握实验情况，也能节约纸张，降低实验成本，同时电子文档更加便于整理、保存和查询。

在学生进行数学实验和建模竞赛时，经常会对大量实验数据进行简单并且重复的计算、统计和分析等，如果利用电子表格软件完成这项工作，将会帮助学生更快、更准确、更方便的得到计算结果、统计数据和分析结果，从而有更多的时间用于提高实验的内在水平，同时电子表个文件更容易对实验数据进行修改、复制、粘贴、链接到实验报告、建模论文等文档中去从而提高效率。

常见的数学软件基本上都是英文版的，在运用数学软件是经常需要查阅英文帮助文件，这时利用英汉翻译软件可以起到事半功倍的效果，如果是参加“美国大学生数学建模竞赛”， 它的作用就尤为重要了。英汉翻译软件可以方便、快捷地实现单词、句子、全文的在线翻译，从而帮助解决英文障碍，免除翻阅字典之苦，节约时间。

演示文稿软件用于实验教师授课、软件操作演示、论文讨论、实验报告演示等，可以使学生更快、更直观的掌握数学实验教学和建模竞赛训练内容，提高效率。

数据库软件用于数学实验室的管理，实现包括实验项目、实验报告、建模论文和实验成绩等方面的自动管理，从而减少实验教师重复劳动，利用网络可以随时了解、分析实验的情

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况，便于统计、分析实验情况。

美国微软公司的Ms Office 中文版是一套功能强大、使用方便的软件包，可以作为数学实验室的辅助工具软件，它的各组件之间能够协调工作，共同完成数学实验室的日常工作。自Ms Office推出以来，它的版本更新很快，功能也不断增加。例如，最新的Office 97有两套版本：专业版和标准版。Office 97标准版包括自处理程序Word、电子表格程序Excel、演示文稿程序PowerPoint以及信息管理程序Outlook。Office 97专业版比标准版多了一个数据库程序Access 97，标准版用户可以使用Excel生成简单的数据库。这些程序即可单独运行，又可相互调用数据，进行数据交换。此次最新的Office 97版本，最大的增强功能是提供了对Internet资源访问的支持，可以将Office 97强大的办公自动化功能与Internet技术结合起来，充分发挥这两者的共同优势，极大的提高实验效率。

中文Word 97是Office 97中最重要的程序之一，是一个具有全面特征的高级文字处理软件,它具有极强地的编辑功能，能方便高效地制作各种各样的专业文档，如：通知、信函、个人简历、报告、表格、传真、公文、报纸、书刊等，并且真正实现勒所见即所得的效果：在屏幕上看到德育打印机将要打印的效果相同。在中文Word97中，它除了保留以前Word版本的文字编辑、格式设计、文档模板向导等优秀的文字处理功能外，还与日益流行的Internet级数结合起来。在Word97中，为了便于用户充分利用万维网（WWW）和Internet网上的信息，专门提供了一套全新的Web工具，使用户能够轻松地创建和浏览内部网或Web上的文档。Word97使得将低版本的文件转换成Word格式并且共享Word97文件更加方便，同时它还能很容易的编辑制作各种各样的表格、统计图表及计算复杂的数学公式等。

中文Excel 97使一个出色的电子表格程序，是Office 97的重要组成部分。它具有友好的界面、强大的数据计算功能，还可以把数据用各种统计图标的形式表示出来，并进行数据分析。在中文Excel 97中，不仅将每个工作表最多容纳的数据由16384行增加到65536行，将每个单元各种最多可容纳的自附数由255个增加到32000个，并且可以将工作不保存为HTML格式并在Web上使用。

中文PowerPoint97是一个专门编制演示文稿的应用程序,也是Office 97的一个重要组成部分。它是一种强有力的表达观点、演示成果、传送信息的手段。不但可以在计算机上直接制作，同时利用PowerPoint提供的大量剪辑库和绘图工具，更容易制作出精美的演示文稿。制作完毕后，还可以用PowerPoint来测试一下每张幻灯片使用的时间。如果你有较好的硬件设备，还可以加上动画、特级效果、声音以及其它多媒体效果，是你的观点发挥得更加淋漓尽致。

中文Outlook 97是Office 97中的新增成员，它是一个桌面信息管理程序。它的显著特点是高度集成性，可以帮助用户在统一的界面下主治和管理各种个人信息，包括电子邮件、日程安排、更新联系人列表、事件纪录等，并且具有“Windows资源管理器”的功能，支持文件的浏览与管理。

中文Access 97是Office 97专业版中的一个重要组成部分，是微软公司最新推出的数据库系统，是一个帮助我们有效处理大量日常数据的强大工具。中文Access 97的功能非常强大，界面非常友好。它的易用特征可以帮助你建立非常复杂却非常实用的数据库。

英汉翻译软件：经过不断发展，在辅助用户获取信息、发布信息方面已经有了很大的改

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观，像智能汉化、永久汉化、内码转换、游戏汉化、全文翻译、语法库和词库等方面的实用性都很强，但翻译质量与人工翻译的差距依然存在，这有待于企业的深入研究。目前市场上流行的主要有：词典翻译类软件《金山词霸》，全文翻译软件《即时汉化专家》，目前市场上畅销的《东方快车》等等。

实验室向导系统

实验室向导是学生进行数学实验和参加建模竞赛的帮助系统，包括实验室帮助文档、交互式的辅导系统、实验讨论系统三部分组成。

实验室帮助文档是放置于网络上的电子图书，能够随时、随地、方便地浏览和查阅相关的最新资料，使用户可以尽快的熟悉和使用数学实验室，减少培训时间，同时电子图书也更加便于修改、保存、查询。实验室帮助文档内容可根据实际需要而定，例如：实验室使用说明书、实验软件说明书、数学实验相应教材、大学生数学建模竞赛情况介绍等。由于文字处理Ms Word软件的普遍使用，可以把帮助文档制作成Word文档，方便用户的查阅。近年来随着Internet/Intranet日益流行，WWW已经成为信息交换的一种很有效的方式，如果能够建立数学实验室Web站点，把实验室帮助文档制作成Web页面，放在WWW服务器中发布，可以是用户非常容易的浏览、查阅实验信息。实验教师也能及时修改、补充内容，从而快速、准确的提供实验信息。

交互式的辅导系统可以使学生和教师相互交流实验情况，解答疑难问题，而不必受到时间和地点的限制，这样实验教师可以更多的时间了解学生的实验情况，从而提高辅导效率。利用电子邮件系统可以使得辅导、讨论、信息交换变得直观、容易，在进行实验的过程中，学生可以利用电子邮件向实验教师提交实验报告、建模论文、提出问题，教师也可以利用电子邮件进行解答，并把共性问题放在WWW服务器上发布。这样可以减少培训时间，提高实验效率。

实验讨论系统是一个不受时间、地点限制的实验问题讨论组，可以实现一组实验学生的信息交流，通过局域网，全体实验学生都可以参加到讨论组中。在讨论组中，允许任何人阅读和发表文章，可以组织有兴趣的群体开展有意义的谈话，从而共享实验信息和观点。

实验室管理系统

实验室管理系统是进行实验室日常管理的数据库系统和实验文件管理两部分。数据库系统包括实验室设备管理、实验项目管理、实验学生管理、实验及成绩管理四部分；实验文件管理包括文件的存放目录、名称、位置、类型等的规划、备份及安全管理。

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在数学实验室运行过程中，实验教师记忆、整理、添加、选择实验情况的数据就成为一项必不可少的日常工作，即繁复又枯燥。为了清楚有效地存储，快速准确地查询，应建立以学生为中心的实验数据库管理系统，包括实验纪录，包括考勤、实验项目、实验报告、实验成绩、存在问题及解答等内容，实现包括实验项目、实验报告、建模论文和实验成绩等方面的自动管理，从而减少实验教师劳动强度，利用网络可以随时了解、分析实验的情况，便于统计、分析实验情况。

实验室设备管理应包括设备名称、设备型号、使用状况、维修纪录、购买日期、设备价格等方面内容。

实验项目管理包含实验名称、实验内容、实验目的、实验软件、实验报告要求等方面内容。

实验学生管理应包括实验学生姓名、性别、专业、班级、籍贯、班主任、联系电话等方面内容。

实验及成绩管理应包括实验日期、实验设备、实验项目、实验学生、实验成绩、实验报告及建模论文、指导教师、实验情况纪录等方面内容。

三、两种网上数学实验室的组建案例

在NOVELL局域网无盘站上建立数学实验室

NetWare3.12是Novell公司的一个优秀的局域网络操作系统，它提供了强大的文件/打印服务功能，特别是提供了无盘工作站环境。由于节约投资，便于管理，特别适宜学校对学生开放的计算机房，我校已建成得数模机房和其它几个局域网络也属这一类，研究在这种环境下建立数学实验室具有广泛的现实意义。特别是数模机房的数学实验室已经过运行两年多的时间，积累了大量的经验和教训，下面就简要介绍在数模机房建立数学实验室的情况。

1> 网络软件的规划和安装

服务器的安装：格式化新建立的DOS分区；将必要的NetWare 3.12系统文件拷贝到C盘；建立启动文件服务器的批文件，记录文件服务器上网卡的有关参数，以备安装时查看；在C盘中运行SERVER.EXE程序；装入硬盘驱动程序；装入INSTALL.NLM模块，完成相应的安装操作；装入LAN网卡驱动程序及其他安装模块；将选择使用的核心协议连接到网卡驱动程序上；再次进入INSTALL，建立文件服务器的引导文件AUTOEXEC.NCF和

STARTUP.NCF；创建系统、应用程序和用户三个卷，在系统卷安装系统文件，在应用程序卷安装数学实验所需的应用程序，在用卷安装用户文件及实验文档等，这样便于将来的管理和维护。

工作站的安装：运行WSGEN生成工作站文件IPX.COM；启动工作站，建立无盘工作站启动影象文件。

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规划、建立用户目录结构：按用户的类别创建目录，例如，实验指导教师、数学建模竞赛学生、数学实验学生、实验室向导等一级等目录。在这些目录下又可建立分类目录，例如，97年、98年、99年等二级目录，再下一级建立各自用户目录。这样的目录结构便于将来用户文件的管理和维护。

规划、创建用户组和用户：按用户的类别创建用户组，例如，实验指导教师、数学建模竞赛学生、数学实验学生等用户组，在这些用户组下建立各自的用户。这样利用组管理管理用户的方式，可以简化网络管理工作，因为只要你设置了组的权限、访问权限，则组中的所有用户就具有该权限、访问权限，或是添加用户时，只要将其加入组内，则改用户就具有此组所具有的权限、访问权限。

网络环境的规划、建立和维护：目录与文件权限的设置，用户帐号的管理，用户工作环境（系统、用户登录原稿）的管理，从无盘工作站登录到服务器，网络打印管理，服务器管理，设置网络安全保密系统；建立入网底稿。文件目录管理与网络驱动器管理：实用程序FILER对目录管理的操作；实用程序FILER对文件管理的操作；SESSION实用程序；网络驱动器映射命令MAP；文件的搜索模式。

网络共享打印机的设置：建立打印队列；建立打印服务器；确定打印服务器为那一个文件服务器服务；为已建立的打印服务器定义打印机；给定义的打印机指定已存在的打印队列；安装打印服务器。

操作系统Windows3.2中文版的安装：服务器共享中文Windows3.2拷贝安装：利用命令setup /a可将全套中文Windows 3.2拷贝到服务器的Windows共享目录下。工作站个人定制Windows拷贝的安装：利用命令setup /n可将少量的所需Windows 3.2文件拷贝到工作站的个人目录下。

2> 数学实验平台的建立

数模机房安装有多种数学软件，其中以Mathematica 2.2、 MATLAB 4.2和 MathCAD 5.0三种最为常用，特别是Mathematica 2.2在四次大学生数学建模竞赛中起到了重要的作用。 Mathematica 2.2安装：服务器共享Mathematica 2.2拷贝安装，利用命令setup 将全套Mathematica 文件拷贝到服务器的Mathematica 目录下，然后将该目录设为共享目录，文件属性设为只读。工作站Mathematica的安装，利用Windows的程序管理器建立 Mathematica 程序项图标，将命令行和工作目录指向服务器Mathematica 共享文件和目录。

MATLAB 4.2安装：服务器共享MATLAB 4. 2拷贝安装，利用命令setup 将全套MATLAB

3.2文件拷贝到服务器的MATLAB目录下，然后将该目录设为共享目录，文件属性设为只读。 工作站MATLAB的安装，利用Windows的程序管理器建立MATLAB程序项图标，将命令行和工作目录指向服务器MATLAB共享文件和目录。

MathCAD 5.0安装：服务器共享MathCAD 5.0拷贝安装，利用命令setup 将全套MathCAD 文件拷贝到服务器的MathCAD目录下，然后将该目录设为共享目录，文件属性设为只读。 工作站MathCAD 的安装，利用Windows的程序管理器建立MathCAD 程序项图标，将命令行和工作目录指向服务器Mathematica MathCAD 共享文件和目录，因为MathCAD 5.0需要在

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386增强模式下运行，需要利用Windows的控制面板更改虚拟内存，由于是无盘工作站，为了减少网络阻塞，设置的交换文件要尽量的小，还需要更改个人Windows配置文件system.ini的一段语句，是指向向共享MathCAD 的一个文件。

3> 实验辅助工具的建立

数模机房安装有多种辅助工具软件，如： Office 4.2中文版、WPS、QBASIC、Turb C、CCED和多种翻译软件，其中以Office 4.2中文版中的Word 6.0中文版、Excel 5.0中文版使用率最高，不仅在四次大学生数学建模竞赛中发挥了重要的作用，也在课程建设、数学试题库建设、数模机房日常工作中作出了贡献。

服务器共享中文Office 4.2拷贝安装：利用命令setup /a可将全套中文Office 4.2拷贝到服务器的Office共享目录下，Office 4.2标准版包含三个软件包：中文Word 6.0 、中文Excel 5.0、Powerpoint4.0。

工作站个人定制中文Office 4.2拷贝的安装：利用命令setup /n可将少量的所需Office 4.2文件拷贝到工作站的个人目录下。

4> 实验室向导系统的建立

把实验室使用说明书、数学软件上机指导书、数学实验教材、数学建模竞赛论文等制作成Word文档等各种演示文件，放在共享的实验室向导目录中，使得所有用户可以随时查阅，实验教师也能及时修改、补充内容，从而快速、准确地提供各种实验信息。

5> 实验室管理系统的建立

建模论文和实验报告管理：

实验教师建立实验报告目录，对所属学生具有管理权限，可以把学生的实验报告、建模论文等复制到相应教师实验报告目录中，以便任课教师批阅。这样教师可以利用网络随时了解、分析和批改每个用户的实验报告、建模论文，给出实验成绩。同时，也能即使解决实验时出现的问题，如软件的修复、添加、更改等，便于实验的顺利进行。

答疑辅导管理：

实验教师建立答疑辅导目录，并赋予所属学生读/写的权限。学生可以把自己实验中的疑问、意见等提交到相应教师答疑辅导目录中，以便任课教师予以辅导解答。这样学生可以随时利用网络随时提问，而不必直接和教师交谈，从而提高辅导效率。

信息交流管理：

每个学生可建立自己的共享目录，放入需要共享的文件，就可以供别人阅读、讨论，从而达到信息交换的目的。

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在NT局域网上建立数学实验室

微软Windows NT Server 4.0中文版，是一个局域网络的服务器操作系统，它提供了一个功能强大、容易使用、高效率、中文信息、集中管理、保密措施完善、自动修复、不断电系统、Internet等理想的网络操作系统所必备的环境。它支持与Windows 95 相同的用户界面，因此可减少用户地学习时间与费用。它友好的中文界面、学习手册，可以缩短安装与学习的时间，种文化的现实信息可降低用户地学习时间及管理员地维护时间，用户的人名与密码均可用中文表示，易于记忆与管理。内置的Internet Information Server 2.0提供给你一个完整的、资源丰富、易于使用的Web解决方案。它包含WWW等Servers，内置的Microsoft FrontPage帮助你很容易设置与管理Web站点，Microsoft Index Server提供HTML与其它各种文件的完整索引、查询功能。使得建立和管理数学实验室变得简单，利用Office 97中文版使实验辅助工具更加强大，建立数学实验室Web站点，用浏览器查阅实验室向导一目了然，电子邮件使得辅导、讨论、信息交换变得直观，BBS可使讨论、交流快捷等等。研究在这种环境下建立数学实验室具有重要的长远意义和推广价值。

1> 网络软件的规划和安装

Windows NT Server 4.0中文版的安装：运行Windows NT Server 的安装程序，检测大容量的设备，许可协议，硬件环境的设置，选择NTFS文件系统，选择放置NT文件的目录，搜集有关计算机的信息，选择安装方式，输入你的姓名与组织名称，输入产品序号，选择许可协议方式，设置计算机名称，决定此服务器的脚色，设置管理员的帐号，紧急修复磁盘，自己决定要安装的组件，安装网络组件，选择网卡或远程访问服务器连接方式，安装Internet Information Server ，检测与选择网卡，选择网络协议，选择网络服务，确认所选择的组件，网卡设置，调整网络连接，域的设置，完成设置，选择Internet Information Server 2.0的安装组件，设置日期、时间与时区，显示设置，完成安装。

规划、创建用户组和用户：按用户的类别创建用户组，例如，实验指导教师、数学建模竞赛学生、数学实验学生等用户组，在这些用户组下建立各自的用户。这样利用组管理管理用户的方式，可以简化网络管理工作，因为只要你设置了组的权限、访问权限，则组中的所有用户就具有该权限、访问权限，或是添加用户时，只要将其加入组内，则改用户就具有此组所具有的权限、访问权限。

在服务器上建立用户的共享文件夹：按用户的类别创建文件夹，例如，实验指导教师、数学建模竞赛学生、数学实验学生、实验室向导等一级等文件夹。在这些文件夹下又可建立分类文件夹，例如，97年、98年、99年等二级文件夹。再下一级建立各自用户的文件夹，并设置相应的权限和安全性，这样学生可以自己把实验报告和建模论文等文件复制到服务器上自己的文件夹中，以便任课教师批阅。这样教师可以利用网络随时了解、分析和批改每个用户的实验报告、建模论文，给出实验成绩，也便于将来学生文件的管理和查阅。

网络环境的规划、建立和维护：用户帐号的管理，目录与文件权限的设置，从工作站登

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录Windows NT 域，用户工作环境的管理，网络打印管理，服务器管理等，NetWare网关服务，同时登录Windows NT 域与NetWare网络。

实验室WWW服务器的规划和建立：安装和使用Internet Information Server 2.0，使用Internet服务管理器，密钥管理器。管理工作组邮局，创建工作组邮局、共享工作组邮局、连接工作组邮局、管理工作组邮局用户。使用Windows NT 4.0 的Windows Messaging，创建配置文件，使用和设置Windows Messaging。使用Microsoft Mail，使用Internet Mail 收发员成邮件。

工作站Windows 95中文版的安装：利用Windows 95中文版提供的安装向导可以很容易的完成Windows 95的安装。

2> 数学实验平台的建立

数学软件MATLAB 5.2和 MathCAD 6.0的功能更加强大，使用也更加方便，可以在数学建模竞赛和数学实验教学中发挥更大的作用。

Mathematica 2.2安装：在中文Windows 95中运行setup安装文件图标，就可将Mathematica 软件安装到工作站上。

MATLAB 5.2安装：在中文Windows 95中运行setup安装文件图标，就可将MATLAB软件安装到工作站上。

MathCAD 6.0安装：在中文Windows 95中运行setup安装文件图标，就可将MathCAD 软件安装到工作站上。

3> 实验辅助工具的建立

中文Office 97专业版包含四个软件：中文Word 97 、中文Excel 97、中文Outlook 97、中文Powerpoint 97和中文Access 97，它的功能更加强大，使用也更加方便，在四次大学生数学建模竞赛中发挥了重要的作用，也在实验教材、课程建设、数学试题库建设、数模机房日常工作中作出了贡献。

中文Office 97专业版的安装：在中文Windows 95中运行的光盘中的setup安装文件图标，利用中文Office 97专业版提供的安装向导可以很容易的完成Windows 95的安装。

4> 实验室向导系统的建立

实验室向导是利用中文Word 97把数学实验室的帮助文档制作成Web页面，放在WWW服务器上，用户可在工作站上利用浏览器Internet Exporer 4.0查阅。

实验室主页由实验室和实验软件两大部分组成。其中实验室包括：实验室的简介、数学建模竞赛、建立数学实验室和数学实验的相关教材四项，实验软件包括：Matlab、Mathematica、MathCAD、文字处理Word和电子表格Excel五项。用户可以通过鼠标单击某一项转到相应的页面。

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实验室简介页面由数学实验漫游、实验室的使用、实验室使用效果三项构成，可以通过鼠标单击某一项转到相应的页面。

数学建模竞赛页面由数学建模竞赛概述、郑州电专参赛情况、参赛学生赛后感想、参赛题目及解答四项构成，用户可以通过鼠标单击某一项转到相应的页面。

数学实验室组建页面由单机建立实验室、Novell局域网无盘站实验室、NT局域网实验室 、校园网实验室三项构成，用户可以通过鼠标单击某一项转到相应的页面。

数学实验相关教材页面由技术数学、数学建模、数学实验、试卷库、教学改革五项构成，用户可以通过鼠标单击某一项转到相应的页面。

数学软件Matlab页面由安装、上机指导书、使用说明书三项构成，用户可以通过鼠标单击某一项转到相应的页面。

数学软件Mathematica页面由安装、上机指导书、使用说明书三项构成，用户可以通过鼠标单击某一项转到相应的页面。

数学软件MathCAD页面由安装、上机指导书、使用说明书三项构成，用户可以通过鼠标单击某一项转到相应的页面。

文字处理软件Word页面由上机指导书、使用说明书两项构成，用户可以通过鼠标单击某一项转到相应的页面。

电子表格软件Excel页面由上机指导书、使用说明书两项构成，用户可以通过鼠标单击某一项转到相应的页面。

4> 实验室管理系统的建立

利用Ms Access 97中文版可以简单地建立一个进行实验室的日常管理数据库，取名为“数学实验室管理系统”。

数据库包含实验室设备、实验项目、实验学生、实验指导教师、实验及成绩五张表。 实验设备表：包含设备编号、设备名称、设备型号、设备状况、维修纪录、购买日期、设备价格七个字段，其中设备编号设为手工编号，以便于设备的管理、维护。

实验学生表：包含实验学生编号、姓名、性别、专业、班级、班主任、家庭住址、联系电话八个字段，其中实验学生编号设为手工编号，以便于实验学生的管理和维护。

实验项目表：包含实验项目编号、实验名称、实验内容、实验目的、实验要求五个字段，其中实验项目编号设为手工编号，以便于实验项目的管理和维护。

实验指导教师表：包含实验指导教师编号、姓名、系部、联系电话八个字段，其中实验指导教师编号设为手工编号，以便于实验指导教师的管理和维护。

实验及成绩表：包含实验和成绩编号、实验日期、实验项目编号、实验设备编号、实验学生编号、实验报告、实验成绩、实验情况、指导教师编号九个字段，其中实验项目编号设为自动编号，以便于实验项目的管理和维护。

关系的建立：以“实验及成绩表”为中心，利用四个编号字段建立和其余四张表编号字段的一对多的关系，这样就把这五张表有机的结合起来，以便于将来的查询、统计等操作。 建立实验室设备、实验项目、实验学生、实验指导教师、实验及成绩五个窗体，以便于将来输入、修改、查看数据。

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建立实验室设备、实验项目、实验学生、实验指导教师、实验及成绩五个查询，以便于将来查看、计算、统计数据。

建立实验室设备、实验项目、实验学生、实验指导教师、实验及成绩五个报表。 使用宏建立系统界面，可以简化操作，方便使用。

四、“网上数学实验室”的理论水平和运行效果

“网上数学实验室”是高工专数学教学中一项创造性的项目，在国内高工专学校中处于前列，并参与了我校数学课程的教学改革实践、国内竞赛和国际竞赛，在省内和国内获得了一定的影响。主要表现在：

1、实验室经过两年多运行，性能稳定、数据准确，为我校参加“全国大学生数学建模竞赛”和“美国大学生数学建模竞赛”作出了巨大的贡献，取得了优异的成绩。参加97’全国大学生数学建模竞赛，取得了河南赛区一等奖一名、成功参赛奖两名；参加98’美国大学生数学建模竞赛，取得了二等奖一名、成功参赛奖一名；参加98’全国大学生数学建模竞赛，取得了河南赛区二等奖五名、成功参赛奖一名；成功的参加了99’美国大学生数学建模竞赛，预计能取得较好的成绩。

2、在97、98年开设数学建模和数学软件应用辅修专业，取得了良好的效果，这与数学实验室的作用是分不开的，99年开设的数学建模和数学软件应用辅修专业也在数学实验室进行。

3、在99年开设数学建模和数学实验两门选修课程更是把数学实验室的应用推向一个全新的境界，为数学课程的教学改革提供了良好软、硬件环境，使广大师生体会到使用现代化教育技术和教学手段的优越性。

实践证明“网上数学实验室”不仅是培养学生的综合素质、推动教师快速成长的重要条件，而且也是促进工科数学教学改革的一项有力保证。

五、“网上数学实验室”的应用前景

1、我校已建成了校园网络，在本项目的基础上研究在校园网上建立“数学实验室”，将推动我校网络教学和教学改革的进一步发展，为更多的教师和学生提供数学实验方面的服务，在如何采取措施、培训教师、编写网络教材、创造上网环境、对学生的网络教育等方面起到抛砖引玉的作用。

2、如果本成果推广到我校其他局域网上，可以在大范围开展数学建模竞赛活动、数学教改实践（数学建模和数学实验）课程的实施，为提高学生数学素质，提高学生应用数学知识解决实际问题的综合能力，培养面向21世纪的复合型、交叉型人才起到积极的作用。有关教学内容、方法和经验值得其他与数学相关的专业课程借鉴推广。

3、两年多来“网上数学实验室”的正常，其网络环境、数学软件的运用、辅助工具、实验室向导及管理方法已形成了初步体系，具有极大的推广价值，可提供给其他类似的高工专学校及中学等。

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4、本成果还可以广泛地推广到各工矿企业中去培养和提高工程技术人员的数学素质，使技术人员能快速掌握先进的计算机数值计算技术，及时解决企业所遇到的各种实际问题，直接为经济建设服务，产生其不可估量的经济效益。

因此，本成果具有重要的推广价值和广阔的推广应用前景。

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