中职数学教学软件（MCP）的设计与应用

    贺丹

    摘 要：中职学生数学基础普遍较薄弱，传统的“黑板+粉笔”的教学模式已经很难取得令人满意的教学效果，应用多媒体软件辅助教学就可以很好的解决这个问题。多媒体教学软件是教学的一种辅助手段，是为优化教学过程激发学生的学习兴趣，培养学生的创新思维，促进教学目标的实现而产生的一种教学载体。通过MCP软件的整合图像、动画演示等多种元素直观展现给学生，可以把他们的注意力一下子吸引到课堂中来，同时MCP软件可以演示一些动画过程，让学生感受到数学的美，从而对数学学习产生兴趣。

    关键词：MCP： Math Curve Painter；数学曲线绘图板

    1 系统概述

    MCP是针对高中数学函数教学部分的特点，专门设计开发的一款教学辅助软件。MCP可以自动绘制常见的数学曲线，包括：反函数曲线、一次函数曲线、二次函数曲线、幂函数曲线、指数函数曲线、对数函数曲线、圆曲线、椭圆曲线、双曲线、抛物线（上下左右四种开口）、正弦曲线、余弦曲线、正切曲线和余切曲线，具有功能强，特别适合教学演示，同时使用方便，操作简单的特点。

    2 功能要求

    （1）自动绘制曲线功能：用户只需要通过鼠标在下拉框中点击选择需要绘制的曲线名称，软件就自动绘制，同时，自动生成对应的函数公式，用户只要调整函数公式中的相关参数，就可以动态调整曲线的形态。

    （2）版面设计功能：用户可以在同一个绘图版面上绘制任意多个函数曲线，同时，用户只需要通过简单的鼠标拖曳操作，就可完成曲线大小和位置的调整，同时还可以通过点击相应菜单按钮，把所有曲线设置成相同位置、相同大小或居中，轻松对版面上的各个曲线图像进行布局排版，之后还可以把整个曲线版面保存成文件，以后可以直接打开进行教学演示，无需重复编辑。

    （3）曲线样式设置功能：用户可以根据需要灵活的设置曲线的样式，包括曲线本身的宽度、颜色，坐标轴颜色、量程大小和可见性，曲线上的标题字体也可以设置。通过样式的设置，可以绘制出颜色鲜明，高分辨率的曲线图像，使得整个版面更加清晰，更加便于教学演示。

    （4）绘制对称曲线功能：软件具有自动绘制对称曲线的功能，即可以根据用户需要，对某一个函数曲线自动绘制它的关于X轴、Y轴或坐标原点的对称曲线。

    （5）Undo & Redo编辑功能：当用户在绘图版面上绘制曲线时，如果发生了误操作，可以通过点击“Undo”按钮撤销该次误操作，或者通过点击“Redo”按钮，再次恢复前一次被撤销的操作。该功能可以避免由误操作导致的重复劳动，极大的提高用户在绘制曲线和进行绘图版面排版时的效率。

    （6）动态演示功能：用户只要选择某一个曲线，然后点击“演示”按钮，软件就以播放动画的方式，从头至尾动态的绘制一个曲线，形象的演示该曲线的绘制过程。

    （7）高分辨率等比缩放功能：用户在曲线绘图版面上绘制好了若干曲线并完成版面布局之后，如果需要放大版面窗口进行教学演示，那么软件会根据窗口放大的比率，自动等比调整版面上所有的曲线的大小和布局，同时保持原有曲线比例。

    （8）自动抓图功能：对于绘制好的任意曲线，用户可以通过点击“复制图片”按钮，将它以标准的图片格式，复制到系统粘贴板上，然后，用户可以很方便的复制到需要的任何地方（比如插入到word文档中。）

    3 性能要求

    在当前主流硬件配置平台上（CPU：3GHz，MEM：1G），MCP启动时间小于5秒，内存占用小于10M，最高CPU开销不超过10%。

    4 设计约束

    （1）MCP采用了当今比较先进的OO设计模型，也就是面向对象的设计模型。从结构上，MCP分为程序框架和曲线控件，程序框架实现用户UI交互，根据用户选择，添加相应的曲线控件到绘图板上，曲线控件完成各种曲线的点阵计算和绘制。

    （2）MCP的设计开发环境为微软的VisualStudio2012，采用当前主流的编程语言C#。在设计过程中，应用了Linq、Reflection和Generics等多种先进技术，降低软件结构的冗余度和复杂度，提高软件的设计效率。

    （3）软件设计遵循灵活实用的原则，可扩充性和健壮性良好，易于扩展添加新的曲线类型。

    5 可靠性要求

    （1）MCP设计和实现上采用成熟技术，学习借鉴其他类似软件的成功经验，使用熟悉的编程语言，力求技术上的可靠性；（2）MCP能够识别用户的错误输入，并提醒用户。在遇到非致命错误的情况下能继续运行，避免由于产生异常错误导致软件退出甚至死机；（3）MCP在失效的情况下能够进行重启恢复；（4）MCP不修改系统注册表，不影响其他程序。

    6 运行平台要求

    MCP运行于安装了微软的.NetFramework3.5的WinXP系统或者Win7系统，只要将名为MCP的文件夹拷贝到计算机上硬盘的任意位置，然后双击运行MCP文件夹中的名为MathCurvePainter.exe的可执行文件，即可启动运行软件。

    7 其他要求

    （1）易用性：软件操作界面应采用图形化操作方式或者标志鲜明的文字，功能菜单有较详细的提示，便于用户操作，做到人机界面友好。

    （2）可读性：软件编码中应含有30%以上的注释以帮助用户理解程序，统一符号名称标识，代码语句规范。

    （3）可维护性：软件架构简单，模块间耦合度低，对个别模块或部件的修改不能影响其它模块或部件，方便修改测试。

    参考文献：

    [1] 刘冠明.关于中职数学教学信息化的探讨[J]. 江西教育学院学报，2011.