在ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ中利用ＭＡＴＬＡＢ制作實(shí)時(shí)繪圖的高中數(shù)學(xué)課件

嚴(yán)大虎

摘 要：針對(duì)在PowerPoint中繪圖存在困難的問(wèn)題，本文提出在幻燈片中用MATLAB繪制與高中數(shù)學(xué)有關(guān)的函數(shù)圖像和幾何圖形的方法，從而為制作具有實(shí)時(shí)繪圖功能的數(shù)學(xué)課件提供一條有效的途徑。文中介紹了有關(guān)方法和關(guān)鍵技術(shù)，并給出具體實(shí)例。

關(guān)鍵詞：PowerPoint；MATLAB；實(shí)時(shí)繪圖；高中數(shù)學(xué)課件

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2009）08-0070-02

一、引言

PowerPoint由于簡(jiǎn)單易用且兼容性好等優(yōu)點(diǎn)而成為廣大教師制作課件的首選工具，但它繪圖功能不強(qiáng)，而高中數(shù)學(xué)大部分內(nèi)容如指數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)、立體幾何及解析幾何等都需要用圖形表現(xiàn)，因此制作關(guān)于這些內(nèi)容的課件多數(shù)靠公式、文字和圖片等來(lái)描述，學(xué)生僅憑這些信息很難達(dá)到理解透徹的目的。利用MATLAB強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算和繪圖功能，能夠解決在幻燈片中實(shí)時(shí)繪制函數(shù)圖像和幾何圖形的問(wèn)題。這種方法巧妙地將MATLAB和PowerPoint各自的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，制作出的課件簡(jiǎn)單實(shí)用，效果良好，現(xiàn)就有關(guān)制作方法和關(guān)鍵技術(shù)介紹如下，希望能對(duì)各位同仁有所啟發(fā)。

二、MATLAB介紹

MATLAB是美國(guó)Mathworks公司推出的目前使用最廣、功能最強(qiáng)的科學(xué)計(jì)算軟件。它有幾個(gè)特點(diǎn)：一是強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算能力和符號(hào)運(yùn)算能力，MATLAB中有超過(guò)600種的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)及工程方面的函數(shù)可供使用，而且使用簡(jiǎn)單快捷，使之能夠進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和符號(hào)運(yùn)算；二是強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化功能，能夠方便迅速地畫(huà)出各種二維、三維圖形，并且可以通過(guò)對(duì)圖形線(xiàn)型、色彩、視角等特性的處理，把數(shù)據(jù)的特征表現(xiàn)得淋漓盡致；三是具有豐富的工具箱，這些工具箱提供了專(zhuān)門(mén)領(lǐng)域所需的函數(shù)，節(jié)省了用戶(hù)編程序的時(shí)間；四是提供了和其它一些應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口，為利用不同應(yīng)用程序聯(lián)合編程提供了方便。MATLAB不但成為理工科學(xué)生必須掌握的工具，而且也成為課堂教學(xué)中的一個(gè)有效工具。

三、在PowerPoint中應(yīng)用MATLAB

在PowerPoint中利用VBA（Visual Basic for Application）雖然可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互處理，但在具體實(shí)踐中，特別是在高中數(shù)學(xué)課件制作過(guò)程中，許多知識(shí)都涉及函數(shù)圖像和幾何圖形，完成這些需要很高的編程技巧，這對(duì)大多數(shù)老師來(lái)說(shuō)是難以勝任的。如果能在PowerPoint中充分利用MATLAB增加實(shí)時(shí)繪圖功能，不僅能減輕教師的編程難度和強(qiáng)度，而且還可以有效提高教學(xué)效果。

在PowerPoint中調(diào)用MATLAB必須借助于ActiveX技術(shù)。ActiveX是一門(mén)使用和集成組件的技術(shù)，本文中用到的ActiveX組件包括自動(dòng)化服務(wù)器和自動(dòng)化控制器。自動(dòng)化服務(wù)器是一種由其它應(yīng)用程序編程驅(qū)動(dòng)的組件；自動(dòng)化控制器是指使用或操縱自動(dòng)化服務(wù)器的應(yīng)用程序。MATLAB和PowerPoint分別是自動(dòng)化服務(wù)器和自動(dòng)化控制器。

在VBA中創(chuàng)建MATLAB對(duì)象的語(yǔ)句為：

Dim matlab As Object

Set matlab = CreateObject("Matlab. Application")

執(zhí)行MATLAB命令的語(yǔ)句為matlab.execute(h)，h是由MATLAB的命令和函數(shù)組成的字符串。

四、課件制作過(guò)程

下面以指數(shù)函數(shù)y=ax(a≠0且a≠1)為例說(shuō)明課件制作過(guò)程。

首先啟動(dòng)PowerPoint 2003，建立一個(gè)空白幻燈片，在菜單中選擇“視圖/工具欄/控件工具箱”，打開(kāi)控件工具箱懸浮窗口，在工具箱中選擇“其他控件”中的“Microsoft Forms 2.0 Image”控件，控件工具箱中出現(xiàn)“圖像”選項(xiàng)，如圖1所示。選擇“圖像”選項(xiàng)，按住鼠標(biāo)左鍵在編輯區(qū)的左側(cè)拖拉出一個(gè)圖像框，調(diào)整位置及大小，然后在其右側(cè)添加一個(gè)文本框和一個(gè)按鈕，按鈕名稱(chēng)設(shè)置為“輸出圖形”。

雙擊按鈕，出現(xiàn)VB編輯窗口并輸入如下代碼：

Private Sub cmd1_Click()

Dim h As String

Dim result As String

Dim matlab As Object

Set matlab = CreateObject("Matlab.Application")

result = matlab.Execute("set(gcf，'visible'，'off');")

h = TextBox1.Value

result = matlab.Execute(h)h為輸入的matlab程序

result = matlab.Execute

("print(gcf，'-dtiff'，'c:a.tif');")

result = matlab.Execute

("x = imread('c:a.tif');")

result = matlab.Execute

("imwrite(x，'c:a.bmp');")

Image1.Picture = LoadPicture("c:a.bmp") ‘把保存在文件中的圖像加載到幻燈片放映窗口

SlideShowWindows(1).View.GotoSlide 1

End Sub

然后放映幻燈片并在文本框內(nèi)輸入如下MATLAB程序（組合鍵“Ctrl+Enter”實(shí)現(xiàn)“回車(chē)換行”）：

for a =[1/4 1/2 2 4]; //循環(huán)從a=1/4開(kāi)始，到a = 4結(jié)束

x = -30:.1:30; //x的取值范圍為[-30,30]，步長(zhǎng)為0.1

y = a.^x;

y1 = 0*x;

plot(x, y1, ‘k, y1, x, ‘k, x, y),xlabel(‘x軸),ylabel(‘y軸);//畫(huà)出相應(yīng)的指數(shù)函數(shù)圖像

if a<1;

text(-1, (a)^(-1), [‘y=, num2Str(a),^x]); //標(biāo)識(shí)y=a^x

else;

text(1, (a)^(1), [‘y=, num2Str(a),^x]);

end;

grid on;

anix([-3 3 -2 6]);

title([‘指數(shù)函數(shù)y=a^x圖像]);

pause(1); //暫停1秒，生成動(dòng)畫(huà)，便于觀察

hold on;

end

最后單擊“輸出圖形”按鈕，幻燈片顯示如圖2。圖中4條指數(shù)函數(shù)曲線(xiàn)是a取1∕4、1∕2、2、4時(shí)的最終結(jié)果，這些曲線(xiàn)逐一動(dòng)態(tài)生成，并可以通過(guò)改變a的值實(shí)現(xiàn)交互功能。學(xué)生通過(guò)觀察圖像的生成過(guò)程總結(jié)歸納出指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)，加深對(duì)概念的理解。

五、結(jié)束語(yǔ)

在PowerPoint使用MATLAB進(jìn)行實(shí)時(shí)繪圖，為制作適合高中數(shù)學(xué)特點(diǎn)的課件給出了一個(gè)簡(jiǎn)便快捷的方法，為利用信息技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法提高教學(xué)效果提供了一種新的嘗試。

參考文獻(xiàn)：

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[4]于堅(jiān).利用MATLAB軟件輔助高中數(shù)學(xué)教學(xué)[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2006,(5).

（編輯：隗爽）