高等數學立體化教學平臺設計的研究

霍俊爽，朱翠娟， 潘淑霞，邰志艷，王柳行.吉林醫藥學院公共衛生學院，吉林吉林 303 .北華大學汽車與建筑工程學院，吉林吉林 303

高等數學立體化教學平臺設計的研究

霍俊爽1，朱翠娟2， 潘淑霞1，邰志艷1，王柳行11.吉林醫藥學院公共衛生學院，吉林吉林 132013 2.北華大學汽車與建筑工程學院，吉林吉林 132013

本文主要研究了高等數學立體化教學平臺的設計，對高等數學的傳統教學和互聯網融合進行了深入分析，該平臺的設計主要為提高高等數學的教學質量提供一個信息化的平臺。該高等數學立體化教學平臺的設計完全基于學生的學習交流以及教師的教研和科研工作的需求，這樣設計的立體化教學平臺能使高等數學教學質量跨越式的提高。

高等數學；立體化；教學平臺；設計研究

隨著信息化的高速發展，計算機網絡的應用已經越來越廣泛。尤其是在當前國家大力提倡通過“互聯網+”的發展，希望通過“互聯網+”的發展改善人們生活的方方面面。傳統教學模式由于受時間和空間的限制，其與互聯網的結合都不完美。而本文主要針對高等數學教師教學和學生學習中存在的問題，提出了以網站為核心的立體化教學平臺的設計。該高等數學立體化教學平臺的設計對高等數學教育與互聯網相結合給出了新思路。

近幾年來，雖然高校在信息化建設中取得了一些成就，但是高等數學的立體化教學平臺在高校的應用還不是很普及。所以急需高等數學教育工作者與信息化建設工作者共同努力協作，設計和建設出更完美的高等數學立體化教學平臺，為高校教師和學生的學習交流提供一種新的方式和方法，為提高高等數學的教學質量提供一種新平臺。

立體化教學平臺還可以解決學生提前預習或自學的問題，學生還能及時的把學習過程中的問題及時的通過該平臺反饋給老師，使老師能隨時掌握學生學習的情況，可以及時的跨時空對學生個人有針對性的輔導，更能及時的針對班級整體學習情況調整教學進度，重點講解重點和難點。更能使學生了解到高等數學課程教學內容的前沿發展狀況，使學生不再與前沿脫節。立體化教學平臺更能改善過去教學系統的結構的單一性問題，能借助音頻視頻等更豐富的教學資源講解知識點，同時為學生間、學生與老師間、學生與專家間提供一個可交流的平臺。

1 平臺的設計

在高等數學立體化教學平臺[1]設計中，我們共設計了三個子系統，分別為瀏覽用戶，注冊會員用戶和后臺管理員子系統。其中注冊會員用戶和后臺管理員可以在網站發布最新的關于高等數學的相關信息，注冊會員用戶發的信息需要經過后臺管理員的驗證才可在該平臺發布，普通用戶不能發布高等數學的相關信息，但可以瀏覽該平臺發布的信息，并且可以通過該平臺學習相應章節的文檔或音頻視頻等教學資源。而注冊會員用戶，不僅可以通過該平臺瀏覽信息和該平臺教學資源的學習，還能進一步使用輔導答疑模塊、在線交流模塊、在線作業與測試模塊等等。后臺管理員主要負責高等數學信息資源的驗證，高等數學題庫的建設和管理和軟件的升級等管理。

1.1 瀏覽用戶子系統

高等數學立體化教學平臺設計的瀏覽用戶子系統主要為普通瀏覽用戶提供服務。未經注冊的普通瀏覽用戶可以通過瀏覽該平臺獲得該平臺上發布的最新的高等數學信息，同時也可以使用該平臺上的文檔，觀看該平臺上的高等數學教學音頻和視頻，不具有其他權限。

圖1 瀏覽用戶子系統

1.2 注冊會員用戶管理子系統

高等數學立體化教學平臺設計的注冊會員用戶管理子系統，主要是普通瀏覽用戶進入該平臺后可以注冊為會員，然后可用會員的身份使用該平臺，注冊會員用戶的權限不但包括普通用戶的模塊，還包括輔導答疑模塊，交流社區模塊，在線作業與測試模塊、數值計算中心模塊的使用，還可以通過在線交流模塊發布高等數學教學資源，若通過后臺管理員的驗證還可以公開在該平臺，成為所有用戶學習的資料[2]。注冊會員用戶可以通過該平臺與任課教師進行超時空的交流，可以通過該平臺把自己對知識的觀點及時反映給任課教師，與任課教師進行共同探討，與其他注冊用戶共同交流學習經驗等。其中作業與測試模塊，可以讓學生及時了解教師布置的作業和實現自主測試，及時檢驗自己的學習效果，并能及時把測驗結果反饋給任課老師，讓任課老師充分的掌握學生的學習情況，針對學生掌握情況的不同而采取不同的措施。其中數值計算中心模塊可以實現接收注冊會員用戶的數值計算任務，當注冊會員用戶在數值計算過程中遇到了疑難問題時，可通過該模塊得到相應老師的數值計算知識的支持，使疑難問題及時解決，使數值計算的需求者受益于該模塊。

圖2 注冊會員用戶子系統

1.3 后臺管理員子系統

高等數學立體化教學平臺設計的后臺管理員子系統，主要是為后臺管理員對高等數學信息資源的驗證，高等數學題庫的建設與管理和軟件升級更新等而設計的[3]。后臺管理員可以對注冊用戶在交流社區模塊中分享的質地優良的高等數學教學資源進行整合處理，并以平臺的身份公開發布。后臺管理員也可以對平臺進行升級更新。

該高等數學立體化教學平臺的設計，不但能提高學生的學習效率，還能促進高等數學教師教學觀念的更新，能充分調動各種教學資源為提高高等數學的教學質量服務[4]。

2 討論

總之，該高等數學立體化教學平臺的設計能高效的滿足教學過程中的師生需求，為高等數學的傳統教學和互聯網融合給出了新思路。平臺若實現投入使用對高等數學的教學將帶來一次深刻的變革[5]。

圖3 后臺管理員子系統

[1]劉貴富.信息環境下高校立體化教學資源建設研究[J].黑龍江高教研究，2009（8）：138-140.

[2]劉立群.立體化教學資源建設及其模型研究[J].沈陽師范大學學報(自然科學版).2010（4）：571-573.

[3]劉春鳳.數值分析系列課程的立體化教學平臺設計與實踐[J]河北理工大學學報，2009（11）：113-115.

[4]劉媚.概率論與數理統計課程立體化教學改革初探[J].寧夏師范學院學報，2013（6）：85-87.

[5]翟成景.網絡立體化教學資源交互平臺的設計與實現[D].山東：山東大學，2013：2-5.

當電路起振以后，產生正弦波信號。如不能起振，無正弦波信號則說明負反饋太強，應適當調整電阻的阻值。如波形失真嚴重，需適當改變電容值。改變選頻網絡的參數C或R，即可改變振蕩頻率。

3.3 五次諧波產生電路

通過濾波的方式來得到正弦波五次諧波分量，利用LM324放大器輸出的波來作為相應的輸入，經過相應的濾波器得到五次諧波的正弦分量，通過RC濾波電路將其中的五次諧波濾出來，其五次諧波設計電路如圖3所示。

圖3 五次諧波波產生電路

4 實物焊接與調試

設計完成以后進行焊接和調試，通過參數計算，選擇合適的電阻電容。設計完成以后通過示波器觀察信號波形，得到方波、三角波、正弦波和五次諧波。

5 結論

在調試過程中，方波由555定時器組成的多諧振蕩器所產生，它的輸出電壓幅值為1V，頻率為40kHz，符合設計的要求。產生方波以后，經過由電阻、電容以及LM324運放組成的積分電路分頻產生了幅值為4V，頻率為10kHz的三角波，符合設計要求。方波經過RC橋式正弦波振蕩電路產生了幅值為3V，頻率還是為40kHz的正弦波，符合設計要求。方波信號經過RC組成的低通濾波電路產生幅值為4V，頻率為247kHz的五次諧波，三角波、正弦波和五次諧波輸出波形無明顯失真（使用示波器測量時）。經過分析誤差不大于10%，通帶內輸出電壓幅度峰峰值誤差不大于5%，脈沖波占空比可調整，基本符合設計的要求。

參考文獻

[1]華中理工大學電子學教研室，康華光，陳大欽.電子技術基礎(模擬部分)[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.

[2]西安交通大學電子學教研室，沈尚賢.電子技術導論[M].北京：高等教育出版社，1985.

[3]謝嘉奎.電子線路[M].4版.北京高等教育出版社,1999.

TP3

A

1674-6708（2015）150-0165-02

吉林省教育廳十二五規劃科學技術研究項目(2015393)， 吉林省高等教育教學研究課題“統計學教學改革與創新能力培養”

霍俊爽，碩士，講師，研究方向:應用數學與統計學.

王柳行，教授，碩導，吉林醫藥學院教務處處長，研究方向：社會醫學、教育管理