高等数学多媒体教学系统的设计与实现

摘要

“黑板加粉笔”的传统高等数学教学模式，有其独特优势：能够利用黑板的推导过程引导学生跟随教师思维，但也有其不利之处：不能通过一些直观演示帮助学生对数学内容的直观理解。而目前很多所谓的高等数学多媒体课件是采用PowerPoint制作的幻灯片，采用这样的课件教学容易陷入课程内容的简单播放，反而教学效果更差。在这样的背景下，有必要引入一种辅助教学系统，它能通过对参数的改变，以动态图形显示出不同情形的变化，让学生充分理解和掌握教学内容。
　　本文的目标是利用MATLAB的优势实现一个具有如上演示能力的辅助教学系统，充分利用MATLAB程序设计的功能和良好的GUI图形界面特点，设计和实现一个高等数学多媒体辅助教学系统。本文的主要研究工作如下：
　　1.探讨了高等数学多媒体教学基本原则，着重研究了如何通过多媒体教学系统实现抽象数学概念的直观化、可视化的设计原则和思路。
　　2.研究了怎样基于MATLAB的程序设计功能、数值计算功能和图形界面功能来设计及实现高等数学中的概念、运算和定理直观演示的相关问题。通过功能设计、算法与程序设计和结构设计，实现了一个多媒体辅助教学系统。
　　3.本系统选择了高等数学的极限、导数、积分运算、中值图形和空间解析几何五个教学内容为教学案例，基于MATLAB设计了5个多媒体辅助教学模块：(1)函数极限计算演示模块;(2)导数运算演示模块;(3)积分运算演示模块;(4)中值定理演示模块;(5)空间几何图形绘制演示模块。这些模块都可以通过参数的改变，动态演示相关概念、运算及定理的核心内容，使得这些模块运用于教学过程就能够充分加深学生对教学内容的理解。
　　4.最后探讨了如何在脱离MATLAB环境下多媒体教学系统的运行问题及实施方案。
　　本文所设计的多媒体教学系统已运用于实际教学，教学效果表明,本系统能够达到辅助教学的目的。

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英文摘要

第 1 章 绪论

1.1 高等数学多媒体教学的背景和含义

1.2 多媒体教学系统的功能与意义

1.3 国内外高等数学多媒体教学系统研究现状

1.4 本文主要研究内容及结构

第 2 章 基础知识与基础工具

2.1 多媒体教学的相关理论及相关原则

2.2 MATLAB 基础

2.3 MATLAB 的基础知识、函数及表达运用

2.4 M 文件

2.5 MATLAB 绘图

第 3 章 辅助教学系统的分析与设计

3.1 辅助教学系统的分析

3.2 多媒体教学系统设计

第 4 章 辅助教学系统的实现

4.1 用户界面设计

4.2 模块实现

4.3 模拟 MATLAB 环境的实现

第 5 章 总结与下一步工作设想

5.1 总结

5.2 下一步工作设想

致谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间的学术论文

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