高师院校数学实验室建设探讨

长春师范学院 数学学院 黄 健

高师院校数学实验室建设探讨

长春师范学院 数学学院 黄 健

一、数学实验与数学实验室

简单来说，数学实验室就是用各种各样的设备仪器进行数学教学与研究的实验室。随着科学的发展和教育科研水平的提高，越来越多的大学甚至中小学都在探索对数学这一看起来抽象和枯燥的学科进行实验教学。目前，高师院校的数学实验教学与研究是以计算机为主要手段的。众所周知，作为一门学科，计算机专业是从数学专业中产生并发展起来的，多数高校的计算机专业是从其原数学专业分离出来成为独立专业的。作为一个机器，计算机自出现伊始，就与数学密不可分，从算法到编程无一不用到数学。数学实验可以说是一种回归，它就是利用各种开发出来的数学软件在计算机上对数据进行处理和加工，从而使人摆脱繁重的演算与数值计算。目前高校实验室应用较多的软件是matlab和mathematics。

二、高师数学实验室的特点

对于一个实验室的建设来说，最主要的就是实验室的效率，尽可能地发挥其科研和教学作用。对于高师院校来说，需要数学实验的课程除了建模等专业课程之外，还有教法课程，这是以往数学实验室建设所忽略的。目前大部分高校的数学实验课仅限于数学专业开设，高等数学的数学实验与全校理科生的数学建模的数学实验课开设较少。就目前一般高师院校的实际情况而言，建设大规模的数学实验室都是比较困难的，如何更有效率地建设便成为重要课题。以一个100 m2的实验室为例，如果只作为普通的计算机房，可以装60台机器；如果添加教法课需要的微格实验设备，仅需减少10台机器，这样可以大大增加实验室的使用效率。

三、建设数学实验室

1. 场地选择。数学实验室的仪器一般以计算机为主，如果作为一个机房来考虑，不存在特别不适合的场地，只要不潮湿即可。但是如果作为带有教法实验设备的数学实验室，还应考虑其采光性。

2. 软件配置。主要包括Windows XP，matlab和mathematics等专业软件，以及多媒体教室、遥控摄像头等大众软件。考虑到机器的流畅程度和维护成本，也兼顾到软件的兼容性，推荐使用WindowsXP系统。多媒体教室类软件对于课堂的管理和组织是必不可少的，因为多媒体教室类软件可以进行屏幕传送，可以互相对话，可以举手发言、收发作业、在线考试，在课前可以点名，课后可以评分，还可以看到学生的屏幕，监督学生是否在听讲，并且还可以将某学生的屏幕切换到每个人的机器上，非常有利于教学，是多媒体教室必不可少的实验教学工具。

3.设备选择的注意事项。

（1）计算机一定要选择静音机箱，选择液晶显示器，因为CRT显示器虽然在作图方面有其不可替代的优势，但是由于CRT显示器瞬间启动的负荷比较大，在运行中的耗电也高，所以应尽量选择液晶显示器。选择带有网络同传模块功能的计算机，由于机房日常维护工作量最大的就是装机，所以一定要选择一款具有良好同传功能的机器，能快速同传，增量同传，自动分配机器名和IP，这样可以节省很多时间，提高工作效率。最好机器上还有硬件检测功能，每次开机后将硬件情况上报给教师机，使教师很快发现哪个机器的硬件被改动过。带有以上功能的计算机目前市场上已经有很多种了，可以按照自己的实际情况选择。

（2）要选择质量上乘的电脑桌，电脑桌容易损坏的地方是板材的连接处、键盘抽屉，特别是键盘抽屉。如果是普通家用电脑桌材质的话，使用一年的实验室损坏率超过80%。

（3）计算机的排列是一个很有学问的事情，一般传统的数学实验室的计算机排列方式沿用传统计算机房和教室座位的排列方式，教师在前面，学生面对教师，这种排列方式有助于学生听讲和教师对学生学习状态地把握。但是作为研讨型的课程，比如数学建模这类的课程，学生进行讨论的时候不利于交流。笔者所在学校试着用2种新的排列方式来解决这一问题，一种是学生在四周老师在中间，学生电脑桌摆成六边形，即每个组有6个人的圆桌形式，这样摆法的优点是大大提高了学生的交互性。可是缺点也是非常明显的，这样摆非常占用空间而且需要至少2台投影机和屏幕，使建设成本和维护成本相应提高。另一种摆法是老师还是在前面一侧，学生6人一组，将电脑桌摆成矩形，即两两相对的对桌形式，这样摆法的优点是解决了占用空间的问题，学生的交互性也非常好，但缺点是在实际建设中还要考虑到建筑格局与地下走线等的影响。

（4）交换机和路由器应选择大品牌，由于学校的IP相对紧张，路由器可以用来给本机房的机器分配IP。

（5）多媒体控制台首先一定要含有控制音响、投影机及屏幕的功能，推荐使用铁柜式的多媒体控制台。不仅结实耐用，而且在开放实验室的时候，可以防止学生触碰教师机和设备。还可将功放、中控都放置在铁柜内，使实验室整洁美观。铁柜上面要有笔记本连接投影机的插口、电源插口以及连接教师机的U盘插口。由于教师机的显示器是倾斜镶嵌在铁柜中不可移动的，因此还要注意显示器的倾斜角度，因为液晶显示器往往有一定的可视角度，若超过其可视角度就会造成教师在上课的时候看不到屏幕，影响教学效果。音响应放置实验室两角，要尽量用口径大的音响，放在教室前面两侧即可，机柜应放在实验室前部靠窗的一侧。

（6）地面静电地板应选择高强度地板。目前市面上较好的是钢架瓷砖的静电地板，表面上看就与地砖一样，下面可以正常走线，而且坚固耐用。

（7）微格设备的监控摄像头应安放在实验室的后面或者中部，由于微格设备的录制需要充足的阳光，而计算机和投影仪应避免阳光直射，为了解决这一矛盾，窗帘的选择一定要注意遮光。

四、结论

以上是笔者在高等院校数学实验室建设中总结的经验，作为新兴的实验教学模式，关于实验室的座位布置和实验设备的调试还有许多问题需要完善，进一步完善实验室的功能，提高实验室的使用效率，才能更好地服务于科研和教学。