長(zhǎng)春師范學(xué)院 數(shù)學(xué)學(xué)院 黃 健

高師院校數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探討

長(zhǎng)春師范學(xué)院 數(shù)學(xué)學(xué)院 黃 健

一、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室就是用各種各樣的設(shè)備儀器進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)與研究的實(shí)驗(yàn)室。隨著科學(xué)的發(fā)展和教育科研水平的提高，越來(lái)越多的大學(xué)甚至中小學(xué)都在探索對(duì)數(shù)學(xué)這一看起來(lái)抽象和枯燥的學(xué)科進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。目前，高師院校的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究是以計(jì)算機(jī)為主要手段的。眾所周知，作為一門學(xué)科，計(jì)算機(jī)專業(yè)是從數(shù)學(xué)專業(yè)中產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的，多數(shù)高校的計(jì)算機(jī)專業(yè)是從其原數(shù)學(xué)專業(yè)分離出來(lái)成為獨(dú)立專業(yè)的。作為一個(gè)機(jī)器，計(jì)算機(jī)自出現(xiàn)伊始，就與數(shù)學(xué)密不可分，從算法到編程無(wú)一不用到數(shù)學(xué)。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)是一種回歸，它就是利用各種開發(fā)出來(lái)的數(shù)學(xué)軟件在計(jì)算機(jī)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和加工，從而使人擺脫繁重的演算與數(shù)值計(jì)算。目前高校實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用較多的軟件是matlab和mathematics。

二、高師數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)

對(duì)于一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)來(lái)說(shuō)，最主要的就是實(shí)驗(yàn)室的效率，盡可能地發(fā)揮其科研和教學(xué)作用。對(duì)于高師院校來(lái)說(shuō)，需要數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程除了建模等專業(yè)課程之外，還有教法課程，這是以往數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)所忽略的。目前大部分高校的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課僅限于數(shù)學(xué)專業(yè)開設(shè)，高等數(shù)學(xué)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)與全校理科生的數(shù)學(xué)建模的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課開設(shè)較少。就目前一般高師院校的實(shí)際情況而言，建設(shè)大規(guī)模的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室都是比較困難的，如何更有效率地建設(shè)便成為重要課題。以一個(gè)100 m2的實(shí)驗(yàn)室為例，如果只作為普通的計(jì)算機(jī)房，可以裝60臺(tái)機(jī)器；如果添加教法課需要的微格實(shí)驗(yàn)設(shè)備，僅需減少10臺(tái)機(jī)器，這樣可以大大增加實(shí)驗(yàn)室的使用效率。

三、建設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室

1. 場(chǎng)地選擇。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的儀器一般以計(jì)算機(jī)為主，如果作為一個(gè)機(jī)房來(lái)考慮，不存在特別不適合的場(chǎng)地，只要不潮濕即可。但是如果作為帶有教法實(shí)驗(yàn)設(shè)備的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，還應(yīng)考慮其采光性。

2. 軟件配置。主要包括Windows XP，matlab和mathematics等專業(yè)軟件，以及多媒體教室、遙控?cái)z像頭等大眾軟件。考慮到機(jī)器的流暢程度和維護(hù)成本，也兼顧到軟件的兼容性，推薦使用WindowsXP系統(tǒng)。多媒體教室類軟件對(duì)于課堂的管理和組織是必不可少的，因?yàn)槎嗝襟w教室類軟件可以進(jìn)行屏幕傳送，可以互相對(duì)話，可以舉手發(fā)言、收發(fā)作業(yè)、在線考試，在課前可以點(diǎn)名，課后可以評(píng)分，還可以看到學(xué)生的屏幕，監(jiān)督學(xué)生是否在聽講，并且還可以將某學(xué)生的屏幕切換到每個(gè)人的機(jī)器上，非常有利于教學(xué)，是多媒體教室必不可少的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具。

3.設(shè)備選擇的注意事項(xiàng)。

（1）計(jì)算機(jī)一定要選擇靜音機(jī)箱，選擇液晶顯示器，因?yàn)镃RT顯示器雖然在作圖方面有其不可替代的優(yōu)勢(shì)，但是由于CRT顯示器瞬間啟動(dòng)的負(fù)荷比較大，在運(yùn)行中的耗電也高，所以應(yīng)盡量選擇液晶顯示器。選擇帶有網(wǎng)絡(luò)同傳模塊功能的計(jì)算機(jī)，由于機(jī)房日常維護(hù)工作量最大的就是裝機(jī)，所以一定要選擇一款具有良好同傳功能的機(jī)器，能快速同傳，增量同傳，自動(dòng)分配機(jī)器名和IP，這樣可以節(jié)省很多時(shí)間，提高工作效率。最好機(jī)器上還有硬件檢測(cè)功能，每次開機(jī)后將硬件情況上報(bào)給教師機(jī)，使教師很快發(fā)現(xiàn)哪個(gè)機(jī)器的硬件被改動(dòng)過(guò)。帶有以上功能的計(jì)算機(jī)目前市場(chǎng)上已經(jīng)有很多種了，可以按照自己的實(shí)際情況選擇。

（2）要選擇質(zhì)量上乘的電腦桌，電腦桌容易損壞的地方是板材的連接處、鍵盤抽屜，特別是鍵盤抽屜。如果是普通家用電腦桌材質(zhì)的話，使用一年的實(shí)驗(yàn)室損壞率超過(guò)80%。

（3）計(jì)算機(jī)的排列是一個(gè)很有學(xué)問(wèn)的事情，一般傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)排列方式沿用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)房和教室座位的排列方式，教師在前面，學(xué)生面對(duì)教師，這種排列方式有助于學(xué)生聽講和教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)地把握。但是作為研討型的課程，比如數(shù)學(xué)建模這類的課程，學(xué)生進(jìn)行討論的時(shí)候不利于交流。筆者所在學(xué)校試著用2種新的排列方式來(lái)解決這一問(wèn)題，一種是學(xué)生在四周老師在中間，學(xué)生電腦桌擺成六邊形，即每個(gè)組有6個(gè)人的圓桌形式，這樣擺法的優(yōu)點(diǎn)是大大提高了學(xué)生的交互性。可是缺點(diǎn)也是非常明顯的，這樣擺非常占用空間而且需要至少2臺(tái)投影機(jī)和屏幕，使建設(shè)成本和維護(hù)成本相應(yīng)提高。另一種擺法是老師還是在前面一側(cè)，學(xué)生6人一組，將電腦桌擺成矩形，即兩兩相對(duì)的對(duì)桌形式，這樣擺法的優(yōu)點(diǎn)是解決了占用空間的問(wèn)題，學(xué)生的交互性也非常好，但缺點(diǎn)是在實(shí)際建設(shè)中還要考慮到建筑格局與地下走線等的影響。

（4）交換機(jī)和路由器應(yīng)選擇大品牌，由于學(xué)校的IP相對(duì)緊張，路由器可以用來(lái)給本機(jī)房的機(jī)器分配IP。

（5）多媒體控制臺(tái)首先一定要含有控制音響、投影機(jī)及屏幕的功能，推薦使用鐵柜式的多媒體控制臺(tái)。不僅結(jié)實(shí)耐用，而且在開放實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，可以防止學(xué)生觸碰教師機(jī)和設(shè)備。還可將功放、中控都放置在鐵柜內(nèi)，使實(shí)驗(yàn)室整潔美觀。鐵柜上面要有筆記本連接投影機(jī)的插口、電源插口以及連接教師機(jī)的U盤插口。由于教師機(jī)的顯示器是傾斜鑲嵌在鐵柜中不可移動(dòng)的，因此還要注意顯示器的傾斜角度，因?yàn)橐壕э@示器往往有一定的可視角度，若超過(guò)其可視角度就會(huì)造成教師在上課的時(shí)候看不到屏幕，影響教學(xué)效果。音響應(yīng)放置實(shí)驗(yàn)室兩角，要盡量用口徑大的音響，放在教室前面兩側(cè)即可，機(jī)柜應(yīng)放在實(shí)驗(yàn)室前部靠窗的一側(cè)。

（6）地面靜電地板應(yīng)選擇高強(qiáng)度地板。目前市面上較好的是鋼架瓷磚的靜電地板，表面上看就與地磚一樣，下面可以正常走線，而且堅(jiān)固耐用。

（7）微格設(shè)備的監(jiān)控?cái)z像頭應(yīng)安放在實(shí)驗(yàn)室的后面或者中部，由于微格設(shè)備的錄制需要充足的陽(yáng)光，而計(jì)算機(jī)和投影儀應(yīng)避免陽(yáng)光直射，為了解決這一矛盾，窗簾的選擇一定要注意遮光。

四、結(jié)論

以上是筆者在高等院校數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，作為新興的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，關(guān)于實(shí)驗(yàn)室的座位布置和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的調(diào)試還有許多問(wèn)題需要完善，進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)室的功能，提高實(shí)驗(yàn)室的使用效率，才能更好地服務(wù)于科研和教學(xué)。