肖丽丽

摘 要 首先对数学实验室的系统结构和工作原理进行介绍，并在此基础上探讨虚拟实验室的实现方法，从而为今后数学实验室的有效设计提供一定的参考依据。

关键词 MATLAB；数学；实验室

中图分类号：G642.423 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）13-0020-02

建立数学实验室是现代化教学的必然趋势，随着计算机技术和网络技术在教学领域中的广泛应用，如何对数学实验室进行科学、合理的设计也成为相关部门所面临的一项重大课题。本文所介绍的是基于MATLAB网络的数学实验室的设计，该实验室不仅能够完成数据的计算和分析，而且具备图像处理功能，为日后数学课程教学现代化的实现提供了硬件支撑。

1 系统的结构和整体框架设计

为了能够确保系统的设计满足数据计算和图像处理的需求，本系统主要以ASP.NET作为程序实现的主轴，并以SQL Server2005和Visual Studio2005作为后台数据库开发与管理以及开发环境。并在此基础上增加相应的绘图软件，比如说Flash、Photoshop、Dreamweaver等。

系统的结构 图1给出的是数学实验室的整体结构图，从系统的整体结构来看，大致可以将其分为四个层面，即表示层、业务逻辑层、数据访问层和数据层。其中，表示层作为应用程序的客户端，对于数据库的访问是通过业务层来实现的，该层面能够为各个平台在最大程度上提供可移植性。对于该层面的网页界面设计，设计人员主要采取的是.NET应用程序、Dreamweaver8以及Photoshop CS等软件来完成。业务逻辑层的功能主要是负责表示层和数据层之间的数据传输，在对数据进行传输的过程中，业务逻辑层的服务器端先接收表示层（客户端）发送的登录请求，并详细分析登录请求；其次，根据登录请求的实际内容与数据访问层进行通信，最后将处理结果返回给客户端。

在整体系统模式下，用户只需登录浏览器，通过Web向服务器发出请求，服务器接收请求之后自行处理，和数据库相连，得到相关的信息，然后将这些信息返回到客户端的浏览器上。该系统应用的是典型的B/S三层结构，该结构比较简单，只是上述一个简单的过程，使客户机的工作变得简单，而且整个系统运行过程中环节较少，可以在最短的时间内将用户所需的信息传递给用户。

系统的整体框架设计 构建的系统需要具备开放性，并且其构建思想实现是数学实验教学管理和数学实验一体化的管理。对于教师所布置的实验任务，学生可以利用任何一台计算机完成，同时可以利用计算机与其他学生进行实验交流，更进一步对实验内容进行了解与掌握。同样，对于实验教学的管理和成绩管理，教师也可以通过任何一台计算机完成，并且可以在此基础上进行实验监控、答疑与交流等。

为了更好地使系统的设计满足数学实验室需求，结合实验教学环节和具体内容，在对整体框架进行设计时将网络实验室分为七个模块：1）用户验证模块，用户在访问浏览器之前，需要先进行权限认证，只有认证通过，才可以进入系统，浏览系统中的相关资料和使用相关资源；2）资源管理模块，数学教学资源除了系统的数据信息之外，还包括设备资源、人力资源以及场地资源等，资源管理模块就是实现对这些资源的有效管理，以此来确保其能够在实验室使用过程中发挥自身的作用；3）信息管理模块，主要是实现数学实验信息的高效管理，管理的内容主要包括新闻的删除、发布和更新等；4）教学管理模块，教师可以通过该模块发布实验教学计划，向学生下达实验教学任务，同时可以进行实验档案管理和实验评估等；5）服务管理模块，该模块的主要功能是对系统服务和实验室开放进行管理，并评估服务等级；6）网络实验管理模块，该模块的主要作用是对网络实验进行安装、部署和卸载，并对学生定期进行在线测试等；7）安全管理模块，实验室管理员可以通过该模块对系统中的数据进行有效备份，同时可以利用该模块实现网络安全监测，以此来确保网络系统运行的安全性和稳定性。

2 虚拟实验室的实现

在对虚拟实验室进行建立的时候，为了确保网络系统的顺畅运行，设计人员在对服务版本进行选择的时候，所选择的是Windows Server版本，在系统实际使用过程中大致可以分为三个步骤：一是在个人终端输入计算结构的M文档和数据，并对其进行处理；二是通过网络向matweb.exe提交HTML文档；三是通过网络接收HTML输出文档（matweb.exe计算结果）。

M文档的建立 M文档是基于MATLAB网络下数学实验室系统中最基础的程序文件，可分为三种类型，每种类型的M文档都有其相应的代码。

1）具有网络功能部分程序段的代码为：

If（isfield（h，type））

type=getfield（h，type）

Sticmp（type，函数名）

相关函数

End

2）主要相关程序运行段的代码为：

Function s=triangle（h）

Mlid=getfield（input，mlid）；

cd（input，mldir）；

wsclesanup（ml*trangle，jpeg，1）；

……

Time=str2double（h.d）；

3）生成图形程序段的代码为：

draw now：

s.Graph File Name=sprintf（%webtriangle.jpeg，mlid）；

ws print jpeg（f，s.Graph File Name）；

s.Graph File Name=sprint（/icons/%swebtriangle.jpeg，mlid）；

Close all；

Template file=which（webtriangle2.html）；

Rs=htmlrep（s，template file）

HTML网页设计 通常情况下，为了便于学生更好理解和掌握所学知识，在对HTML网页进行设计时，应该同时建立主网页文档、输入网页文档和输出网页文档三个HTML文档。与M文档相同，HTML文档的建立也具备相应的代码。

3 结语

综上所述，随着我国现代化教学理念的不断深入，计算机技术与网络技术在教学领域中的应用也必然会越来越广泛。本文所介绍的基于MATLAB网络的数学实验的设计，不仅能够实现对各类数据的正确运算，而且能够借助其自身的强大功能对图像进行处理，并将计算结果和图像处理结果直观地显示在浏览器上，大大提高数学课程的教学质量，同时也在一定程度上实现了现代化教学目标。

参考文献

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