MatLab在中学数学教学中的应用

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MATLAB在高中数学教学中的应用-4页word资料

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MATLAB在高中数学教学中的应用一、MATLAB的简介MATLAB是matrix和laboratory两个词的组合,意为矩阵工(矩阵实验室)。

是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。

它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。

MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

用户也可以将自己编写的实用程序导入MATLAB函数库中方便自己以后调用。

此外,许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以直接下载使用。

二、高中数学常见的MATLAB函数abs(x):纯量的绝对值或向量的长度angle(z):复数z的相角(Phase angle)sqrt(x):开平方real(z):复数z的实部imag(z):复数z的虚部conj(z):复数z的共轭复数rats(x):将实数x化为多项分数展开sign(x):符号函数(Signum function)sin(x):正弦函数cos(x):余弦函数曲函数三、案例在高中数学教学中利用MATLAB增加实时绘图功能,不仅能减轻教师的编程难度和强度,还可以有效提高教学效果。

1.二维图形的绘制二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。

可以采用不同的坐标系,除直角坐标系外,还可以采用对数坐标系、极坐标。

数据点可以用向量或矩阵形式给出,类型可以是实型或复型。

二维图形输出,利用MATLAB的二维绘图函数可以很容易作出需要的各种图形。

plot函用于绘制直角坐标的二维曲线。

使用方plot(x,y,linespeci),plot(x,y)先描出点(x(i),y(i)),然后用直线依次相连,其中参数linespeci指明了线条的类型,标记符号和画线用的颜色。

MATLAB在中学数学教学中的应用-Read

MATLAB在中学数学教学中的应用-Read

MATLAB 在中学数学教学中的基本应用江苏省海门市悦来中学(226131)秦建辉MATLAB 编程语言起源于1980年美国学者Cleve Moler 教授在线性代数领域的早期工作。

最早由Mathworks 公司于1984年推出,当时的版本已经用C 语言作了改写。

1999年初Mathworks 公司推出了MATLAB5.3版,2000年10月底推出了MATLAB6.0版,2002年又推出了MATLAB6.5版,它在核心数值算法、界面设计、外部接口、应用桌面等诸多方面有了极大的改进。

目前MATLAB 已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具。

在科学运算、自动控制及其他工程领域,国内外很多高校在教学与研究中都将MATLAB 语言作为首选的计算机工具。

有人称它为“第四代”计算机语言,它在国内外高校和科研机构正扮演着重要的角色。

随着MATLAB 版本的更新,其语言的功能也越来越强大,不断适应新的要求提出新的解决方法。

可以预见,在科学运算与科学绘图领域MATLAB 语言将长期保持其独一无二的地位。

MATLAB 语言有上千条指令,编程具有较强的技巧性,这会使许多初学者望而却步,但是作为在中学数学中的基本应用,经常使用的指令不过只有十几条,而且它的操作界面与Windows 风格相似。

因此学起来一般困难不大。

MATLAB 语言的安装与其他Windows 程序的安装类似。

首先执行安装目录下的setup.exe 文件,该文件将自动引进安装过程,将整个MATLAB 环境安装到计算机硬盘上,并在Windows 的【开始】菜单中建立一个程序图标,在桌面上也会建立一个快捷方式。

双击该图标或快捷方式,就可打开MATLAB 的命令窗口,如图1所示。

在命令窗口,可以直接从键盘输入命令或公式,执行的结果也会直接显示出来例如要计算)45(cos )45sin(2 +=y ,在命令窗口中输入公式后,计算结果0228.2=y 就直接显示出来,其中pi 表示π。

MATLAB在初中数学概率教学中的应用共4页

MATLAB在初中数学概率教学中的应用共4页

MATLAB在初中数学概率教学中的应用初中数学《新课程标准》(2011年版)中指出:“要将信息技术作为学生从事数学学习活动的辅助性工具。

为此,可以引导学生积极有效地将计算器、计算机用于数学学习活动之中,在探究活动中借助计算器(机)处理复杂数据和图形,发现其中存在的数学规律;使用有效的数学软件绘制图形、呈现抽象对象的直观背景,加深对相关数学内容的理解。

”[1]这就要求教师在教学的过程中,要注重引导学生运用信息技术,将所学的数学知识直接应用于解决实际问题。

本文运用MATLAB R2012a软件对初中数学概率教学中的问题进行了研究探索,取得了一定的成效。

一、MATLAB软件介绍MATLAB软件是由美国Mathworks公司推出的目前使用最广泛,功能最强大的科学计算软件。

[2]在MATLAB环境下,使用者可以进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。

因而,广泛应用于数学科研、工程计算、动态仿真等领域,在初中数学教学中使用MATLAB 进行辅助教学,能够提高学习效率和培养学生的数学思维能力。

[3]二、MATLAB软件在初中数学教学中的应用初中数学《新课程标准》中对概率内容的要求是:“掌握概率的基础知识和基本技能。

第一,能通过列表、画树状图等方法列出简单随机事件所有可能的结果,以及指定事件发生的所有可能结果,了解事件的概率。

第二,知道通过大量地重复试验,可以用频率来估计概率。

”[1]但是概率问题本身比较抽象,很容易受学生个人直觉和经验的误导。

因此,可以运用MATLAB软件对常见的概率试验进行仿真,通过模拟掷币和摸球这类常见的概率问题案例,使学生直观形象地理解概率的相关概念及其相关理论。

案例1:抛掷一枚硬币若干次,统计最终结果正面朝上的概率有多大?这类问题是认识概率这部分内容最基本的问题,在历史上曾经有些人做过成千上万次的抛掷硬币试验来试验概率问题,其结果如表1所示[4]:从表中我们不难发现,抛掷硬币的次数越多,正面朝上的概率越接近0.5。

将MATLAB软件在高中数学教学中进行推广的几点设想

将MATLAB软件在高中数学教学中进行推广的几点设想

将MATLAB软件在高中数学教学中进行推广的几点设想摘要:鉴于MATLAB软件在数学分析、可视化性能方面独特的优势,结合新《普通高中数学课程标准》所提出的教学理念,该文提出了将MATLAB软件引入高中教学过程的设想。

文章分析了这一设想的产生原因,并围绕这一设想提出了五点具体实施步骤,主要包括:面向任课教师的宣传与集中培训;电子课件及课堂教学中的应用;教师对学生的宣传、示范;以兴趣班的形式在小范围学生中推广;学生群体的全面推广。

这五个步骤循序渐进、相互关联,逐步实现MATLAB软件在高中师生中的全面推广,最终达到提高高中数学教学质量,加强素质教育的目的。

关键词:高中数学;MATLAB软件;教学方法中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)13-3033-021 概述随着信息技术的飞速发展,现代社会已进入了信息化时代,以电子课件、网络、远程教育为代表的新型教育技术已逐步渗透到现代高中教学环节中[1]。

MATLAB(矩阵实验室)软件是美国MathWorks公司1984出品的一款优秀的数学软件,具有强大的数学分析、数值计算、系统仿真功能,且具备界面友好、程序设计入门容易的优势。

该软件目前已广泛应用于控制系统设计、信号处理、财务分析、生物技术等多个技术领域[2,3]。

在国外,如麻省理工大学等高水平研究型高校早在上世纪末已将MATLAB的使用作为理、工学类本科、硕士、博士生必备技能之一;而在国内,近年来许多高校也将其作为单独的课程列入工学专业研究生、本科生教学计划中。

鉴于MATLAB软件的优势,笔者在多年高中数学、本科生《MATLAB语言及应用》教学实践的基础上,以提高学生学习效率、教师专业素质为目的,提出将MATLAB软件引入高中数学教学环节中,在广大高中数学教师、学生中推广该软件的设想,并围绕这一设想探讨了五点具体实施步骤。

2 将MATLAB引入高中教学环节的原因将MATLAB软件在高中数学教学中推广,是信息技术与数学教学整合的必然趋势,对新时代高中数学教学必然会起到积极作用,主要在于:1)软件的数学渊源使之能够与高中数学有效结合由于数学分析是MATLAB软件的设计初衷[3],且经过近30年的不断发展和完善,MATLAB的数学分析、运算功能已近乎完美。

多媒体MatLab在中学数学教学中的应用

多媒体MatLab在中学数学教学中的应用

多媒体MatLab在中学数学教学中的应用MatLab是一种由美国MathWorks公司开发的数学软件,它因其强大的计算能力和可视化效果而在数学、工程、物理等领域中被广泛使用。

在中学数学教学中,MatLab的多媒体功能可以帮助学生更好地理解各种数学概念和解题方法。

本文将介绍MatLab在中学数学教学中的应用。

线性代数线性代数是中学数学中的重要内容之一,它涉及到向量、矩阵、行列式等概念。

MatLab提供了丰富的线性代数计算工具,可以帮助学生更好地理解各种线性代数概念。

例如,在MatLab中可以使用以下命令定义向量和矩阵:v = [1234]; %定义一个行向量w = [5;6;7;8]; %定义一个列向量A = [12;34]; %定义一个2x2的矩阵通过这些命令,学生可以直观地理解向量和矩阵的定义。

MatLab还提供了行列式、逆矩阵等计算工具,可以帮助学生更好地理解线性代数的运算规律。

函数和图像在中学数学中,函数和图像是重要的概念。

MatLab提供了丰富的函数计算和图像绘制工具,可以帮助学生更好地理解各种函数和图像。

例如,在MatLab中可以使用以下命令绘制函数图像:x = -5:0.1:5;y = sin(x);plot(x,y);通过这些命令,学生可以看到sin函数的图像,并直观地理解函数的周期、振幅等概念。

MatLab还提供了三角函数、指数函数、对数函数等丰富的函数库,可以帮助学生更好地理解各种函数。

数据分析和统计在中学数学中,数据分析和统计是重要的内容之一。

MatLab提供了丰富的数据分析和统计工具,可以帮助学生更好地理解各种数据分析和统计概念。

例如,在MatLab中可以使用以下命令读取数据文件并进行统计分析:data = csvread('data.csv');mean(data) %计算平均值std(data) %计算标准差hist(data) %绘制直方图通过这些命令,学生可以直观地了解数据的分布情况,进而深入理解以及应用到相关数学知识中去。

MATLAB在高中数学教学中的应用初探

MATLAB在高中数学教学中的应用初探

MATLAB在高中数学教学中的应用初探卫小国MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,具有优异的数值计算能力和卓越的可视化能力。

同时,MATLAB提供了丰富的绘图函数,能够快速高效地画出各类图形,使得高中数学教学中的抽象概念变得直观形象,容易理解。

下面选取高中数学教学中典型的案例,来展现该软件的图形编辑功能,证明MATLAB 足以胜任高中数学多媒体课件图形的绘制工作。

例如:在三角函数部分,有个比较重要的问题——三角变换;可以利用MATLAB作出图像。

一、二维函数的绘图(以三角变换为例)命令语言如下:x=[-1 7];y=[0 0];plot(x,y)hold onx=[0 0];y=[-1 1.5];plot(x,y)axis onx=0:0.1:2.01*pi;plot(x,sin(x),x,sin(2*x),x,sin(2*x-pi./4));t=0:pi/2:2*pi;title('正弦曲线图')text(6.77,0.01,'\rightarrow');text(-0.05,1.46,'\uparrow');text(0,0,'\0');text(pi/8,0,'\pi/8');text(pi/2,0,'\pi/2');text(5*pi/8,0,'\pi5/8');text(pi,0,'\pi');text(pi*9/8,0,'\pi9/8');text(3*pi/2,0,'\pi3/2');text(pi*13/8,0,'\pi13/8');text(pi*2,0,'\pi2');end效果如图可以设计问题:根据五点作图法,尝试指出这三个函数的解析式比较在[0,2π]三个函数图像的联系将 plot(x,sin(x),x,sin(2*x),x,sin(2*x-pi./4));改成plot(x,sin(x),x,sin(2*x),x,2*sin(2*x-pi./4));(3)又有什么结论呢?另外,在初学者的头脑中,立体空间意识没有建立;而且传统的教学又难以将空间几何关系描绘清晰,使得高中立体几何成为高中数学教学的一个难题。

Matlab软件在数学教学中的应用思考

Matlab软件在数学教学中的应用思考韦巧瑜Matlab软件是一种商业教学软件,可用于数据可视化、数据分析等方面。

Matlab软件,不仅有高效的数值计算功能,还有完备的图像处理功能,其用户界面也简单易懂,学习者能够在短时间内掌握这个软件的丰富功能。

本文,将着重分析Matlab软件在数学教学中的应用,详细阐述在数学教学中应用Matlab软件的重要性,提出关于Matlab软件的应用对策,让Matlab软件在数学教学中的价值得到充分发挥。

1 前言在数学教学过程中,很多学生因枯燥的教学氛围慢慢产生了消极的学习情绪。

针对这一种情况,将Matlab软件引入到数学课堂上,能够让学生由被动学习状态慢慢转变为主动学习状态,且对数学知识学习产生浓厚兴趣。

同时,由于数学知识通常比较抽象,所以,运用好Matlab软件展开数学课程教学,更利于让数学知识变得直观、形象,且简单易懂,由此培养学生慢慢养成良好的计算能力、理解能力、自学能力等学科素养。

2 Matlab软件在数学教学中应用的重要性在数学学科教学中,应用好Matlab软件十分重要。

首先,将Matlab软件与数学教学紧密结合到一起,能够实现对所有数学知识点的储蓄。

同时,因Matlab软件具有插图功能,所以能够直观展示各种抽象的数学知识,加深学生对数学知识的记忆,巩固学生对知识的学习。

其次,与传统教学方式相比,用Matlab软件进行数学学科教学,更符合新的数学教学理念,可随意进行课堂延伸,不会让学生禁锢于某一固定题型练习上。

再次,在数学学科教学中应用好Matlab软件,可促进师生共同进步,让课堂上教学效果和学习效果都得到显著提高。

总之,利用Matlab软件进行教学,能够使学生和老师都从中受益,所以要把握好Matlab软件在每一个教学阶段的科学应用。

3 Matlab软件在数学教学中的具体应用3.1 在数学分析教学中的应用在数学教学活动实际开展过程中,可利用好Matlab软件展开数学分析教学。

MATLAB辅助高中数学教学的应用研究——以落实直观想象和数学建模素养为例

2023年7月上半月㊀案例赏析㊀㊀㊀㊀M A T L A B辅助高中数学教学的应用研究以落实直观想象和数学建模素养为例◉广东省东莞市塘厦中学㊀汪㊀丹㊀㊀摘要:在 互联网+ 时代,信息技术的广泛应用正在对数学教育产生深刻影响.MA T L A B高效的数值计算功能和强大的可视化功能,能够很好地服务于数学课堂,提高教学效率,优化课堂教学.本文中运用MA T L A B软件求解一元线性回归模型和探索椭圆的简单几何性质,从而在教学中落实数学建模素养和直观想象素养.关键词:MA T L A B;数值计算;可视化㊀㊀教育部在«普通高中数学课程标准解读(2017年版2020年修订)»中指出: 应注重信息技术与课程内容的整合. 而MA T L A B是一款与数学密切相关的算法软件,它可以使抽象的数学问题形象化,使抽象的数据㊁符号可视化,充分展现数据与符号的内在关系,加深学生对数学问题的理解.1M A T L A B在高中数学教学中的应用价值1.1迎合新型数学教学理念的发展趋势在 互联网+ 时代,信息技术的广泛应用正在对数学教育产生深刻影响.因此,教师应重视信息技术的运用.MA T L A B可以很好地服务于数学课堂,让学生将更多的精力投入到定性和定量地分析问题㊁探究数学问题的变化规律上.MA T L A B的使用是许多大学专业必须掌握的技能,例如,数学专业㊁工科专业等.因此,在高中数学教学中融入MA T L A B,对学生以后大学专业的选择和课程学习也有帮助.1.2培养学生的数学建模素养在数学建模中,最常用的软件就是MA T L A B.MA T L A B能够准确地画出图象,制作动图.其中, MA T L A B高效的数值计算功能和强大的可视化功能,也为教师借助MA T L A B更有效地进行课堂教学提供了思路.将MA T L A B融入到高中数学教学中,其丰富的指令㊁数值计算功能可以更高效地处理大量数据,减少教师和学生求解模型㊁验证模型的时间,将更多时间留给建立和理解模型上;其绘图功能,可以快速准确地画出图形,直观地呈现模型,帮助学生更好地直观感受和分析理解模型,从而提高课堂教学效率,提升学生的数学建模素养.1.3培养学生的直观想象素养数学是一门抽象的学科.传统的数学课堂中,数学思维能力较弱的学生往往跟不上课堂节奏,从而导致学习效率低下,课堂有效性不高.如何改变这一现状,直击教师难教㊁学生难学的痛点,可视化无疑是一个重要选择和可行策略.MA T L A B拥有的绘图功能,可以快速准确地画出图形,直观地呈现模型.通过MA TGL A B软件就可以实现数学图象的可视化和形象化,从而建立数与形的联系,借助几何图形描述问题,借助几何直观理解问题,提升学生数形结合能力和空间想象能力,进而提升直观想象素养.2M A T L A B在高中数学教学中的应用实例分析本文中运用MA T L A B软件的计算功能和可视化功能求解高中数学教材中几个典型例题,以期提高学生的解题效率,加深学生对数学知识的理解.2.1M A T L A B计算功能的应用问题1㊀近期,东莞公交公司分别推出支付宝和微信扫码支付乘车活动,活动设置了一段时间的推广期,由于推广期内优惠力度较大,吸引越来越多的人开始使用扫码支付.某线路公交车队统计了活动刚推出一周内每天使用扫码支付的人次,用x表示活动推出的天数,y表示每天使用扫码支付的人次(单位:十人次),统计数据如表1所示:表1x1234567y611213466101196㊀㊀根据表中的数据建立一个数学模型,分析每天使用扫码支付的人次与活动推出的天数之间的关系,并求y关于x的回归方程.程序:x=1:7;y=[6,11,21,34,66,101,196]f o r i=1:7;p l o t(x(i),y(i),'o k');h o l do ne n dx l a b e l('x');y l a b e l('y');53Copyright©博看网. All Rights Reserved.案例赏析2023年7月上半月㊀㊀㊀作x 和y 的散点图,如图1所示:图1㊀x 和y 的散点图由散点图可知,y 与x 呈对数相关关系,不妨令z =l g y ,记作z i =l g y i .在MA T L A B 中输入以下程序:x =1:7;y=[6,11,21,34,66,101,196]z =z e r o s (s i z e (y));N=l e n g t h (y);f o r i =1:N ;z (i )=l o g (y (i ));p l o t (x (i ),z (i ),'o k ');h o l do ne n dx l a b e l ('x ');yl a b e l ('z ');在M A T L A B 中作出(x ,z )的散点图如图2所示:图2㊀x 和z 的散点图运用MA T L A B 编写如下代码:x =1:7;y=[6,11,21,34,66,101,196]z =z e r o s (s i z e (y));N=l e n g t h (y);f o r i =1:N ;z (i )=l o g 10(y(i ));e n d[p ,s ]=p o l yf i t (x ,z ,1)运行后得到结果为:p =0.2488㊀㊀s =0.5463从而有z =0.5463+0.2488x .设计意图:MA T L A B 将此现实问题进行数学抽象,将生活中的语言转化为数学语言.利用MA T L A B 不仅可以帮助学生快速绘制出散点图,启发其数学思维,找到更合适的数学模型,而且可以通过MA T L A B代码,大大简化计算,得出结论,最终解决实际问题,从而培养学生的数学建模素养.2.2MA T L A B 的可视化功能的应用问题2㊀椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b2=1,a >b >0,a 2=b 2+c 2,a ,b 取值如表2,请利用MA T L A B 绘制出椭圆曲线.表2a 1010101010b9.959.548.667.144.36㊀㊀程序:a =10;b =[9.959.548.667.144.36]t =l i n s p a c e (0,2∗p i ,1000);x =a ∗c o s (t);y=o n e s (5,1000);f o r j =1:5y (j ,:)=b (j )∗s i n (t );p l o t (x ,y (j,:));h o l do n;e n d;运行后得到的结果如图3所示:图3㊀椭圆曲线示意图设计意图:通过改变MA T L A B 程序中b 的值,引导学生发现b 值越接近于a ,椭圆越接近于圆,b 值越远离于a ,椭圆越扁平.借助MA T L A B 的可视化功能,可以让学生对椭圆的简单几何性质有更加直观认识和了解,培养直观想象核心素养.3总结在科技高速发展的大背景下,高中数学教学与信息技术深度融合已经是必然趋势.通过本文的实例分析可以看出,MA T L A B 的可视化功能有助于提高学生认知水平,能将数学中 看不见摸不着 的变化规律,直观地展现在学生面前,让学生有迹可循,从而提高课堂学习效率.MA T L A B 的计算功能可以帮助学生提高运算效率,减少人为重复的运算,还可以检验结论的正确性.因此,MA T L A B 软件在数学教学中的应用研究具有重要意义.Z63Copyright ©博看网. All Rights Reserved.。

MatLab在中学数学教学中的应用 新课标 人教版

wordMatLab在中学数学教学中的应用摘要:多媒体教学受到人们的日益重视,制作多媒体课件的能力日趋成为衡量一个教师教学能力的标准之一。

MatLab功能强大且简单易用,本文首先对MatLab的发展历史和基本组成框架进行了简单介绍。

在此基础上,利用MabLab函数绘制了学数学教学过程中常见的二维和三维函数。

并得出结论认为,MatLab适用于中学多媒体课件的制作。

关键词:多媒体教学中学数学 MatLab1 引言随着计算机技术的发展,多媒体教学越来越受到人们的重视。

现代教育理论认为[1]:全面实施素质教育,传统教学陈旧的教学手段和简单的教学技术在当今世界的多层次教学、演示教学、实验教学等现代化课堂教学中就显得力不从心。

实验心理学家赤瑞特拉通过大量的实验证实:人类获取的信息83%来自视觉,11%来自听觉,1.5%来自触觉,这三个加起来达到95.5%。

可见如何充分利用这三者来提高教学质量是人类认知心理学的要求。

多媒体计算机辅助教学是指利用多媒体计算机,综合处理和控制符号、语言、文字、声音、图形、图像、影像等多种媒体信息,把多媒体的各个要素按教学要求,进行有机组合并通过屏幕或投影机投影显示出来,同时按需要加上声音的配合,以及使用者与计算机之间的人机交互操作,完成教学或训练过程。

Matlab 是美国 MathWorks 公司自 20 世纪 80 年代中期推出的数学软件,具有优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力。

尽管MatLab并不是一专门的教学软件,但其强大的绘图功能使得数学教学中的抽象概念直观易解。

2 多媒体教学特点多媒体技术的特性主要包括信息载体的多样化、集成性和交互性三个方面[2]。

信息载体的多样化指的就是信息媒体的多样化多媒体就是要把机器处理的信息多样化或多维化, 使之在信息交互的过程中, 具有更加广阔和更加自由的空间。

多媒体的集成性主要表现在两个方面,即多媒体信息媒体的集成和处理这些媒体的设备的集成,。

Matlab在中学数学中的应用

Matlab在中学数学中的应用作者:努尔色曼·买买提来源:《电脑知识与技术》2019年第03期摘要:本文中将matlab软件应用于中学数学的学习,以在函数及极限中的应用为例绘制出了抽象的数学表达式的图像并对图像的特征进行了分析。

通过分析表明,matlab软件对中学生学习抽象的数学知识的理解和掌握有很大的帮助;关键词:matlab;中学数学中图分类号:G632; ; ;文献标识码:A; ; ; 文章编号:1009-3044(2019)06-0116-03数学是研究数量关系,空间结构及模型的一门重要学科。

其特点首先是有高度抽象性,就其形式来讲它的抽象性表现为多层次、符号化及形式化,这些性质区别于其他学科的重要特征。

其次,数学严谨的逻辑性,它的结论是否正确一般不能用像物理化学学科那样借助于实验来验证,而用严格的逻辑推理来证明。

最后是它广泛的应用性,在我们的日常生活及工作,生产劳动甚至在科学研究中都会用到数学知识。

在中学教育中有一种说法,“想学好物理化学乃至其他课程,就必须把数学学好”。

但是刚毕业于小学的孩子到中学开始接触二元一次方程、三元一次方程等方程组、一元二次方程及抽象的函数图像、导数及极限等内容时会有一部分学生失去对数学的激情,甚至可能会出现放弃数学的现象,坚持学好数学的孩子也普遍感觉到数学这门课程越学越难。

Matlab 是美国mathworks 公司出品的商业数学软件,是matrix与laboratory 的组合词,意义为矩阵实验室;通常用于算法的开发,数据的可视化,数据分析以及数值计算。

代表着当今世界计算软件的先进水平。

其特点和优势表现在如下四个方面;(1)有高效率的数值计算和符号计算功能;(2)有很强的图像处理功能,实现计算的结果可视化;(3)用户界面接近数学的自然化语言,使初学者易于学习和掌握并应用;(4)功能非常丰富的应用工具箱(信号处理及通信工具箱等),为用户提供了大量的处理工具;因此,此软件以矩阵运算为基础,在绘制函数图像、图像的处理、数据分析及数学建模等方面有着不可替代的优势。

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MatLab在中学数学教学中的应用摘要:多媒体教学受到人们的日益重视,制作多媒体课件的能力日趋成为衡量一个教师教学能力的标准之一。

MatLab功能强大且简单易用,本文首先对MatLab的发展历史和基本组成框架进行了简单介绍。

在此基础上,利用MabLab函数绘制了学数学教学过程中常见的二维和三维函数。

并得出结论认为,MatLab适用于中学多媒体课件的制作。

关键词:多媒体教学中学数学MatLab1 引言随着计算机技术的发展,多媒体教学越来越受到人们的重视。

现代教育理论认为[1]:全面实施素质教育,传统教学陈旧的教学手段和简单的教学技术在当今世界的多层次教学、演示教学、实验教学等现代化课堂教学中就显得力不从心。

实验心理学家赤瑞特拉通过大量的实验证实:人类获取的信息83%来自视觉,11%来自听觉,1.5%来自触觉,这三个加起来达到95.5%。

可见如何充分利用这三者来提高教学质量是人类认知心理学的要求。

多媒体计算机辅助教学是指利用多媒体计算机,综合处理和控制符号、语言、文字、声音、图形、图像、影像等多种媒体信息,把多媒体的各个要素按教学要求,进行有机组合并通过屏幕或投影机投影显示出来,同时按需要加上声音的配合,以及使用者与计算机之间的人机交互操作,完成教学或训练过程。

Matlab 是美国MathWorks 公司自20 世纪80 年代中期推出的数学软件,具有优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力。

尽管MatLab 并不是一专门的教学软件,但其强大的绘图功能使得数学教学中的抽象概念直观易解。

2 多媒体教学特点多媒体技术的特性主要包括信息载体的多样化、集成性和交互性三个方面[2]。

信息载体的多样化指的就是信息媒体的多样化多媒体就是要把机器处理的信息多样化或多维化, 使之在信息交互的过程中, 具有更加广阔和更加自由的空间。

多媒体的集成性主要表现在两个方面,即多媒体信息媒体的集成和处理这些媒体的设备的集成,。

对于前者而言,各种信息媒体尽管可能会是多通道的输入或输出,但应该成为一体。

对于后者而言,指的是多媒体的各种设备应该成为一体。

多媒体的交互性则是指用户在使用多媒体过程中可以与之进行交互,输入目标参数,从而得到理想中的多媒体信息输出。

多媒体技术的特性决定了多媒体教学如下特点:1)教学手段集成化多媒体计算机集激光唱盘、录像机、电视机和计算机控制于一体, 即可以充分利用语音和电视教学的优势, 又有计算机交互式教学的特点,克服了传统教学手段三个“一”(一支粉笔、一本书、一张嘴)的单一性缺点。

2)教学方式多样化多媒体技术可以充分发挥信息载体的光、声、电特性,在课堂教学过程中充分挖掘学生认知过程中视觉、听觉甚至触觉(譬如利用虚拟现实技术)的潜力。

教师在教学中可以充分利用已有的教学软件,如使用Authorware软件、PowerPoint 软件、《几何画板》和MatLab 等软件制作课件,通过计算机播放文字、图像、动画、声音等多媒体信息,创设开放式的教学情景,使得学生在课堂上进行观察、试验、归纳和创新思维活动成为可能。

3)教学过程互动化在多媒体教学中,教师可以根据学生的疑问方便的修改教学内容。

同时学生还可以自己制作多媒体课件,并在课堂上进行演示。

在制作的过程中,多媒体的直观形象不仅可以加深学生对知识的理解,同时学生也成为教学过程中的主动获取者,改变了传统教学中学生作为被动接受者的弊病。

计算机友好的交互界面,使学生感到学习不再是一件枯燥乏味的事,特别是基于网络的教学模式产生后,彻底改变了传统教学过程中学生被动接受的状态,而使学生处于积极主动的地位,提高了课堂教学效率[3]。

3 MatLab介绍MATLAB软件是由美国Mathworks公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统环境。

MATLAB是英文MATrix LABoratory(短阵实验室)的缩写。

在MATLAB环境下,用户可以集成地进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。

MTALAB系统由五个主要部分组成,下面分别加以介绍:(1)MATALB语言体系。

MATLAB是高层次的矩阵/数组语言.具有条件控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特性。

利用它既可以进行小规模端程,完成算法设计和算法实验的基本任务,也可以进行大规模编程,开发复杂的应用程序。

(2)MATLAB工作环境。

这是对MA丁LAB提供给用户使用的管理功能的总称.包括管理工作空间中的变量据输入输出的方式和方法,以及开发、调试、管理M文件的各种工具。

(3)图形句相系统。

这是MATLAB图形系统的基础,包括完成2D和3D数据图示、图像处理、动画生成、图形显示等功能的高层MATLAB命令,也包括用户对图形图像等对象进行特性控制的低层MATLAB命令,以及开发GUI应用程序的各种工具。

(4)MATLAB数学函数库。

这是对MATLAB使用的各种数学算法的总称.包括各种初等函数的算法,也包括矩阵运算、矩阵分析等高层次数学算法。

(5)MATLA应用程序接口(API)。

这是MATLAB为用户提供的一个函数库,使得用户能够在MATLAB环境中使用c程序或FORTRAN程序,包括从MATLAB中调用于程序(动态链接),读写MAT文件的功能。

可以看出MATLAB是一个功能十分强大的系统,是集数值计算、图形管理、程序开发为一体的环境。

尤其是其简单易用的绘图功能和较强的编辑图形界面能力,使得中学的数学教学中的抽象函数变得直观形象。

4 MatLab在教学中的应用MatLab语言功能强大,函数指令上千,常使初学者望而生畏。

但对于中学数学教学而言,并不需要对其全部精通,只要掌握其中的相关较多的十几个函数即可。

下面我们将对中学数学教学中几个典型案例教学进行演示,从中可以看到MatLab的简单易用性和强大功能。

4.1 常用2D函数绘制三角函数作为初中和高中常用到的函数,下面以其为例介绍它的绘制方法。

绘制基本的三角函数非常简单,例如如下两条语句:x = -pi:0.01:pi;plot(x,sin(x)), grid on在MatLab就可以绘制出一条正弦曲线,如下图所示。

图1:正弦函数曲线示意图其中plot是MatLab的曲线绘制函数,其常用命令格式如下:plot(X1,Y1,...);表示以Xn为横轴坐标值,Yn为对应纵轴坐标值绘制2D曲线。

当然,MabLab中实现曲线绘制的特殊效果也非常简单易用,譬如为了更符合三角函数使用pi作为横坐标,同时增强曲线的观赏性,可使用如下命令语句:x = 0:.1:2*pi;plot(x,sin(x),x,sin(2*x));set(gca,'XTick',0:pi/2:2*pi) ;set(gca,'XTickLabel',{'0','pi/2','pi','3pi/2','2pi'});xlabel('-\pi \leq\Theta \leq \pi') ;ylabel('sin(\Theta)') ;title('Plot of sin(\Theta)')set(findobj(gca,'Type','line','Color',[0 0 1]),...,'Color','red',...'LineWidth',3) ;其中set函数用于设置MatLab中有关对象的属性,xlabel函数则用于标识x轴和y轴,title函数则是给出图的标题,各函数的具体说明可参见MatLab帮助,限于篇幅,不一一赘述。

另外语句plot(x,sin(x),x,sin(2*x));则可分别绘制函数y=sinx和y=sin2x。

最终的效果如图2所示,其中红线为y=sinx函数,绿色的为函数y=sin2x,由此可见MatLab 的强大功能。

当然利用MatLab还可以轻松地绘制其它任意2D函数,增加其他特殊效果,可以参考帮助文档和相关资料。

图2:正弦函数增强效果示意图4.2常用3D函数绘制高中立体几何是一门教学困难的课程,主要原因就在于初学者头脑中的立体空间意识并未建立,而传统教学中在黑板上又难以将空间关系描述清楚,利用MatLab的3D绘制功能可以很好地解决这个问题。

下面就几个常用的3D函数进行介绍。

4.2.1 空间立方体立方体是立体空间用的最多地3D函数之一。

由于欧式坐标与立方体边线和表面的平行性,许多情况下,立方体也是问题求解过程中经常需要绘制的辅助线。

立方体的绘制示例如下:X = zeros(8,3);X([5:8,11,12,15,16,18,20,22,24]) = 1;X(9,:) = [0.5 0.5 0.5]; % Center.cla reset; hold ond = [1 2 4 3 1 5 6 8 7 5 6 2 4 8 7 3];plot3(X(d,1),X(d,2),X(d,3),'b:');plot3(X(:,1),X(:,2),X(:,3),'b.','markersize',20);t = text(X(:,1),X(:,2),X(:,3), num2str((1:9)'));set(t,'VerticalAlignment','bottom','FontWeight','bold','FontSize',12);view(3); axis equal tight off vis3d;其中zeros(x,y)函数创建一个x行y列的零矩阵,view(3)表示采用三维观察方式角度。

在MatLab中不仅可以绘制3D函数,并且利用其通用的旋转功能,可以从不同角度上观察函数。

如下图所示,左右两个子图为从不同角度观察的同一立方体。

这有助于培养学生的空间意识。

图3:从不同角度观察的立方体4.2.2 空间球体在现实世界中球状体随处可见,理论世界中球函数更是随处用到。

但是在传统的黑板上,绘制逼真的球状体是困难的。

而MatLab则提供了简单易用的spere函数。

如下所示,仅用两条语句sphere;axis equal;绘制的效果图如图4所示。

图4:空间球体示意图4.2.3 空间三棱锥三棱锥也是高中立体几何中常用的函数之一,下面对它的绘制做简单介绍。

MatLab中绘制三棱锥的方法有许多,一种简单的方法是使用fill3函数进行各绘制,其常用命令格式为:fill3(X,Y,Z,C)该函数命令功能为填充三维多边形,则绘制一个各顶点分别为V1=(0,0,0),V2=(1,0,0),V3=(0,1,0),V4=(0,0,1)的三棱锥的程序如下所示:X = [0 0 0 0;0 1 0 0;1 0 0 1];Y = [0 0 1 0;0 0 0 1;0 1 0 0];Z = [0 1 0 0;1 0 1 0;0 0 0 0];C = [0.5000 1.0000 1.0000 0.5000;1.0000 0.5000 0.5000 0.1667;0.3330 0.3330 0.5000 0.5000];fill3(X,Y,Z,C),grid on最终效果图如下所示:图4: 三棱锥效果图5 结论随着信息技术的发展,三个“一”方式的教学越来越难满足现代教育的需求。

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