肖麗麗

摘 要 首先對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行介紹，并在此基礎(chǔ)上探討虛擬實(shí)驗(yàn)室的實(shí)現(xiàn)方法，從而為今后數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的有效設(shè)計(jì)提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 MATLAB；數(shù)學(xué)；實(shí)驗(yàn)室

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2015）13-0020-02

建立數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室是現(xiàn)代化教學(xué)的必然趨勢(shì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，如何對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)也成為相關(guān)部門(mén)所面臨的一項(xiàng)重大課題。本文所介紹的是基于MATLAB網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)，該實(shí)驗(yàn)室不僅能夠完成數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析，而且具備圖像處理功能，為日后數(shù)學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)提供了硬件支撐。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和整體框架設(shè)計(jì)

為了能夠確保系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足數(shù)據(jù)計(jì)算和圖像處理的需求，本系統(tǒng)主要以ASP.NET作為程序?qū)崿F(xiàn)的主軸，并以SQL Server2005和Visual Studio2005作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)與管理以及開(kāi)發(fā)環(huán)境。并在此基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的繪圖軟件，比如說(shuō)Flash、Photoshop、Dreamweaver等。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 圖1給出的是數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的整體結(jié)構(gòu)圖，從系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)來(lái)看，大致可以將其分為四個(gè)層面，即表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層和數(shù)據(jù)層。其中，表示層作為應(yīng)用程序的客戶端，對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)是通過(guò)業(yè)務(wù)層來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該層面能夠?yàn)楦鱾€(gè)平臺(tái)在最大程度上提供可移植性。對(duì)于該層面的網(wǎng)頁(yè)界面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員主要采取的是.NET應(yīng)用程序、Dreamweaver8以及Photoshop CS等軟件來(lái)完成。業(yè)務(wù)邏輯層的功能主要是負(fù)責(zé)表示層和數(shù)據(jù)層之間的數(shù)據(jù)傳輸，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)倪^(guò)程中，業(yè)務(wù)邏輯層的服務(wù)器端先接收表示層（客戶端）發(fā)送的登錄請(qǐng)求，并詳細(xì)分析登錄請(qǐng)求；其次，根據(jù)登錄請(qǐng)求的實(shí)際內(nèi)容與數(shù)據(jù)訪問(wèn)層進(jìn)行通信，最后將處理結(jié)果返回給客戶端。

在整體系統(tǒng)模式下，用戶只需登錄瀏覽器，通過(guò)Web向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器接收請(qǐng)求之后自行處理，和數(shù)據(jù)庫(kù)相連，得到相關(guān)的信息，然后將這些信息返回到客戶端的瀏覽器上。該系統(tǒng)應(yīng)用的是典型的B/S三層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只是上述一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，使客戶機(jī)的工作變得簡(jiǎn)單，而且整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中環(huán)節(jié)較少，可以在最短的時(shí)間內(nèi)將用戶所需的信息傳遞給用戶。

系統(tǒng)的整體框架設(shè)計(jì) 構(gòu)建的系統(tǒng)需要具備開(kāi)放性，并且其構(gòu)建思想實(shí)現(xiàn)是數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)一體化的管理。對(duì)于教師所布置的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生可以利用任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成，同時(shí)可以利用計(jì)算機(jī)與其他學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)交流，更進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了解與掌握。同樣，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理和成績(jī)管理，教師也可以通過(guò)任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成，并且可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)監(jiān)控、答疑與交流等。

為了更好地使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室需求，結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)和具體內(nèi)容，在對(duì)整體框架進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)將網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室分為七個(gè)模塊：1）用戶驗(yàn)證模塊，用戶在訪問(wèn)瀏覽器之前，需要先進(jìn)行權(quán)限認(rèn)證，只有認(rèn)證通過(guò)，才可以進(jìn)入系統(tǒng)，瀏覽系統(tǒng)中的相關(guān)資料和使用相關(guān)資源；2）資源管理模塊，數(shù)學(xué)教學(xué)資源除了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息之外，還包括設(shè)備資源、人力資源以及場(chǎng)地資源等，資源管理模塊就是實(shí)現(xiàn)對(duì)這些資源的有效管理，以此來(lái)確保其能夠在實(shí)驗(yàn)室使用過(guò)程中發(fā)揮自身的作用；3）信息管理模塊，主要是實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)信息的高效管理，管理的內(nèi)容主要包括新聞的刪除、發(fā)布和更新等；4）教學(xué)管理模塊，教師可以通過(guò)該模塊發(fā)布實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，向?qū)W生下達(dá)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，同時(shí)可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檔案管理和實(shí)驗(yàn)評(píng)估等；5）服務(wù)管理模塊，該模塊的主要功能是對(duì)系統(tǒng)服務(wù)和實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放進(jìn)行管理，并評(píng)估服務(wù)等級(jí)；6）網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理模塊，該模塊的主要作用是對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行安裝、部署和卸載，并對(duì)學(xué)生定期進(jìn)行在線測(cè)試等；7）安全管理模塊，實(shí)驗(yàn)室管理員可以通過(guò)該模塊對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效備份，同時(shí)可以利用該模塊實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)，以此來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2 虛擬實(shí)驗(yàn)室的實(shí)現(xiàn)

在對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行建立的時(shí)候，為了確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的順暢運(yùn)行，設(shè)計(jì)人員在對(duì)服務(wù)版本進(jìn)行選擇的時(shí)候，所選擇的是Windows Server版本，在系統(tǒng)實(shí)際使用過(guò)程中大致可以分為三個(gè)步驟：一是在個(gè)人終端輸入計(jì)算結(jié)構(gòu)的M文檔和數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行處理；二是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向matweb.exe提交HTML文檔；三是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收HTML輸出文檔（matweb.exe計(jì)算結(jié)果）。

M文檔的建立 M文檔是基于MATLAB網(wǎng)絡(luò)下數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的程序文件，可分為三種類型，每種類型的M文檔都有其相應(yīng)的代碼。

1）具有網(wǎng)絡(luò)功能部分程序段的代碼為：

If（isfield（h，type））

type=getfield（h，type）

Sticmp（type，函數(shù)名）

相關(guān)函數(shù)

End

2）主要相關(guān)程序運(yùn)行段的代碼為：

Function s=triangle（h）

Mlid=getfield（input，mlid）；

cd（input，mldir）；

wsclesanup（ml*trangle，jpeg，1）；

……

Time=str2double（h.d）；

3）生成圖形程序段的代碼為：

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網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì) 通常情況下，為了便于學(xué)生更好理解和掌握所學(xué)知識(shí)，在對(duì)HTML網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該同時(shí)建立主網(wǎng)頁(yè)文檔、輸入網(wǎng)頁(yè)文檔和輸出網(wǎng)頁(yè)文檔三個(gè)HTML文檔。與M文檔相同，HTML文檔的建立也具備相應(yīng)的代碼。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)現(xiàn)代化教學(xué)理念的不斷深入，計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用也必然會(huì)越來(lái)越廣泛。本文所介紹的基于MATLAB網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類數(shù)據(jù)的正確運(yùn)算，而且能夠借助其自身的強(qiáng)大功能對(duì)圖像進(jìn)行處理，并將計(jì)算結(jié)果和圖像處理結(jié)果直觀地顯示在瀏覽器上，大大提高數(shù)學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)也在一定程度上實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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