中職數(shù)學(xué)教學(xué)軟件（MCP）的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

賀丹

摘 要：中職學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)普遍較薄弱，傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的教學(xué)模式已經(jīng)很難取得令人滿意的教學(xué)效果，應(yīng)用多媒體軟件輔助教學(xué)就可以很好的解決這個(gè)問題。多媒體教學(xué)軟件是教學(xué)的一種輔助手段，是為優(yōu)化教學(xué)過程激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)而產(chǎn)生的一種教學(xué)載體。通過MCP軟件的整合圖像、動畫演示等多種元素直觀展現(xiàn)給學(xué)生，可以把他們的注意力一下子吸引到課堂中來，同時(shí)MCP軟件可以演示一些動畫過程，讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)的美，從而對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。

關(guān)鍵詞：MCP： Math Curve Painter；數(shù)學(xué)曲線繪圖板

1 系統(tǒng)概述

MCP是針對高中數(shù)學(xué)函數(shù)教學(xué)部分的特點(diǎn)，專門設(shè)計(jì)開發(fā)的一款教學(xué)輔助軟件。MCP可以自動繪制常見的數(shù)學(xué)曲線，包括：反函數(shù)曲線、一次函數(shù)曲線、二次函數(shù)曲線、冪函數(shù)曲線、指數(shù)函數(shù)曲線、對數(shù)函數(shù)曲線、圓曲線、橢圓曲線、雙曲線、拋物線（上下左右四種開口）、正弦曲線、余弦曲線、正切曲線和余切曲線，具有功能強(qiáng)，特別適合教學(xué)演示，同時(shí)使用方便，操作簡單的特點(diǎn)。

2 功能要求

（1）自動繪制曲線功能：用戶只需要通過鼠標(biāo)在下拉框中點(diǎn)擊選擇需要繪制的曲線名稱，軟件就自動繪制，同時(shí)，自動生成對應(yīng)的函數(shù)公式，用戶只要調(diào)整函數(shù)公式中的相關(guān)參數(shù)，就可以動態(tài)調(diào)整曲線的形態(tài)。

（2）版面設(shè)計(jì)功能：用戶可以在同一個(gè)繪圖版面上繪制任意多個(gè)函數(shù)曲線，同時(shí)，用戶只需要通過簡單的鼠標(biāo)拖曳操作，就可完成曲線大小和位置的調(diào)整，同時(shí)還可以通過點(diǎn)擊相應(yīng)菜單按鈕，把所有曲線設(shè)置成相同位置、相同大小或居中，輕松對版面上的各個(gè)曲線圖像進(jìn)行布局排版，之后還可以把整個(gè)曲線版面保存成文件，以后可以直接打開進(jìn)行教學(xué)演示，無需重復(fù)編輯。

（3）曲線樣式設(shè)置功能：用戶可以根據(jù)需要靈活的設(shè)置曲線的樣式，包括曲線本身的寬度、顏色，坐標(biāo)軸顏色、量程大小和可見性，曲線上的標(biāo)題字體也可以設(shè)置。通過樣式的設(shè)置，可以繪制出顏色鮮明，高分辨率的曲線圖像，使得整個(gè)版面更加清晰，更加便于教學(xué)演示。

（4）繪制對稱曲線功能：軟件具有自動繪制對稱曲線的功能，即可以根據(jù)用戶需要，對某一個(gè)函數(shù)曲線自動繪制它的關(guān)于X軸、Y軸或坐標(biāo)原點(diǎn)的對稱曲線。

（5）Undo & Redo編輯功能：當(dāng)用戶在繪圖版面上繪制曲線時(shí)，如果發(fā)生了誤操作，可以通過點(diǎn)擊“Undo”按鈕撤銷該次誤操作，或者通過點(diǎn)擊“Redo”按鈕，再次恢復(fù)前一次被撤銷的操作。該功能可以避免由誤操作導(dǎo)致的重復(fù)勞動，極大的提高用戶在繪制曲線和進(jìn)行繪圖版面排版時(shí)的效率。

（6）動態(tài)演示功能：用戶只要選擇某一個(gè)曲線，然后點(diǎn)擊“演示”按鈕，軟件就以播放動畫的方式，從頭至尾動態(tài)的繪制一個(gè)曲線，形象的演示該曲線的繪制過程。

（7）高分辨率等比縮放功能：用戶在曲線繪圖版面上繪制好了若干曲線并完成版面布局之后，如果需要放大版面窗口進(jìn)行教學(xué)演示，那么軟件會根據(jù)窗口放大的比率，自動等比調(diào)整版面上所有的曲線的大小和布局，同時(shí)保持原有曲線比例。

（8）自動抓圖功能：對于繪制好的任意曲線，用戶可以通過點(diǎn)擊“復(fù)制圖片”按鈕，將它以標(biāo)準(zhǔn)的圖片格式，復(fù)制到系統(tǒng)粘貼板上，然后，用戶可以很方便的復(fù)制到需要的任何地方（比如插入到word文檔中。）

3 性能要求

在當(dāng)前主流硬件配置平臺上（CPU：3GHz，MEM：1G），MCP啟動時(shí)間小于5秒，內(nèi)存占用小于10M，最高CPU開銷不超過10%。

4 設(shè)計(jì)約束

（1）MCP采用了當(dāng)今比較先進(jìn)的OO設(shè)計(jì)模型，也就是面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)模型。從結(jié)構(gòu)上，MCP分為程序框架和曲線控件，程序框架實(shí)現(xiàn)用戶UI交互，根據(jù)用戶選擇，添加相應(yīng)的曲線控件到繪圖板上，曲線控件完成各種曲線的點(diǎn)陣計(jì)算和繪制。

（2）MCP的設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境為微軟的VisualStudio2012，采用當(dāng)前主流的編程語言C#。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用了Linq、Reflection和Generics等多種先進(jìn)技術(shù)，降低軟件結(jié)構(gòu)的冗余度和復(fù)雜度，提高軟件的設(shè)計(jì)效率。

（3）軟件設(shè)計(jì)遵循靈活實(shí)用的原則，可擴(kuò)充性和健壯性良好，易于擴(kuò)展添加新的曲線類型。

5 可靠性要求

（1）MCP設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上采用成熟技術(shù)，學(xué)習(xí)借鑒其他類似軟件的成功經(jīng)驗(yàn)，使用熟悉的編程語言，力求技術(shù)上的可靠性；（2）MCP能夠識別用戶的錯(cuò)誤輸入，并提醒用戶。在遇到非致命錯(cuò)誤的情況下能繼續(xù)運(yùn)行，避免由于產(chǎn)生異常錯(cuò)誤導(dǎo)致軟件退出甚至死機(jī)；（3）MCP在失效的情況下能夠進(jìn)行重啟恢復(fù)；（4）MCP不修改系統(tǒng)注冊表，不影響其他程序。

6 運(yùn)行平臺要求

MCP運(yùn)行于安裝了微軟的.NetFramework3.5的WinXP系統(tǒng)或者Win7系統(tǒng)，只要將名為MCP的文件夾拷貝到計(jì)算機(jī)上硬盤的任意位置，然后雙擊運(yùn)行MCP文件夾中的名為MathCurvePainter.exe的可執(zhí)行文件，即可啟動運(yùn)行軟件。

7 其他要求

（1）易用性：軟件操作界面應(yīng)采用圖形化操作方式或者標(biāo)志鮮明的文字，功能菜單有較詳細(xì)的提示，便于用戶操作，做到人機(jī)界面友好。

（2）可讀性：軟件編碼中應(yīng)含有30%以上的注釋以幫助用戶理解程序，統(tǒng)一符號名稱標(biāo)識，代碼語句規(guī)范。

（3）可維護(hù)性：軟件架構(gòu)簡單，模塊間耦合度低，對個(gè)別模塊或部件的修改不能影響其它模塊或部件，方便修改測試。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉冠明.關(guān)于中職數(shù)學(xué)教學(xué)信息化的探討[J]. 江西教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2011.