盤俊春

在2013年11月世界教育創(chuàng)新峰會（WISE）上，康拉德·沃爾夫拉姆作了題為《停止教計算，開始學(xué)數(shù)學(xué)》的演講，他在演講中提到：“電腦已經(jīng)完全勝任計算的工作，我們無需把80%的時間用在練習(xí)筆算上，數(shù)學(xué)不等于計算，是時候開啟基于計算機(jī)的數(shù)學(xué)新紀(jì)元了”。在基于計算機(jī)的數(shù)學(xué)新紀(jì)元里，數(shù)學(xué)計算就交給軟件去處理了。在前面我們已推薦過幾何畫板、Cabri 3D和GeoGebra這三款數(shù)學(xué)軟件，它們各具特色，相信已讓讀者喜出望外，愛不釋手。但計算卻是它們的弱項，如果我們要進(jìn)行微積分計算與繪圖，它們就有些力不從心了。在計算與繪圖方面功能強(qiáng)大的專業(yè)軟件有Mathematica、Maple等，但一般不易上手。有沒有功能強(qiáng)大、簡單易用的軟件呢？本文將推薦這樣一款身出豪門的軟件：Microsoft Mathematics，它就能滿足我們基本的教學(xué)要求。

Microsoft Mathematics的主要功能及特點(diǎn)

Microsoft Mathematics（前稱Microsoft Math）是一款微軟公司設(shè)計的教育軟件，用于解決數(shù)學(xué)和科學(xué)問題，是一款主要面向從初中到大學(xué)各階段學(xué)生群體的學(xué)習(xí)工具。通過Microsoft Mathematics，學(xué)生可以循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)如何解決算數(shù)算法、代數(shù)學(xué)、三角學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和微積分學(xué)等。通俗地說，它就是一款全功能的圖形計算器，方便用戶進(jìn)行計算與繪圖。

Microsoft Mathematics的最新版本是4.0，該版本（下載地址為http：//www.microsoft.com/zh-cn/download/details.aspx？id=15702）相比以前的版本而言，最大的變化是它免費(fèi)了，功能也有所增強(qiáng)，軟件還使用了中文Ribbon界面（如圖1）。

界面包括菜單欄、工具欄、方程與函數(shù)輸入?yún)^(qū)、繪圖區(qū)、計算器等。畢竟是微軟自己的軟件，在操作使用上，相信大家會非常容易上手，這里不再贅述。軟件的主要功能包括：①數(shù)值計算。軟件能夠進(jìn)行有理數(shù)、無理數(shù)計算，能夠進(jìn)行實(shí)數(shù)、復(fù)數(shù)、微積分計算，能夠進(jìn)行精確或近似計算，能夠由用戶設(shè)定計算精度。②逐步解方程、方程組及不等式。從基本數(shù)學(xué)問題到微積分甚至級數(shù)的和與積都能處理。③內(nèi)置有大量標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)和方程庫，如冪函數(shù)、求根、對數(shù)函數(shù)和方程，還有各科常用的各種常量。④向?qū)浇獯鸺疤峁┫嚓P(guān)計算。它可以為學(xué)生提供詳細(xì)的解答步驟，同時還可以提供多種解答方案。⑤直觀形象的圖形計算器。具有制作笛卡兒、極坐標(biāo)、圓柱體、球體等各種坐標(biāo)系三維和增強(qiáng)的三維彩色圖形功能。

Microsoft Mathematics在教與學(xué)中的應(yīng)用

Microsoft Mathematics能很好地為數(shù)學(xué)、物理學(xué)與化學(xué)教學(xué)服務(wù)，下面通過簡單的例子說明它在教學(xué)中的應(yīng)用。

1.利用Microsoft Mathematics進(jìn)行自主學(xué)習(xí)

對于大多數(shù)學(xué)生來說，數(shù)理化是最難的科目，雖然如此，很多人對它們依然不離不棄，網(wǎng)上有句話“數(shù)學(xué)虐我千百遍，我待數(shù)學(xué)如初戀”，就是學(xué)生們的真實(shí)寫照。如何更好地學(xué)習(xí)這些科目，大家可以試試這個軟件了。有了這個軟件后，學(xué)生就相當(dāng)于有了一個隨時可以求助的良師益友，有困難的時候可以求助它來解答問題。軟件在幫助學(xué)生解答問題時，不僅注重題目的結(jié)果，而且還注重題目的向?qū)浇獯稹Ｋ梢詾閷W(xué)生提供詳細(xì)的解答步驟，同時還可以提供多種解答方案。

案例一：解方程χ2-6χ+7=0。

單擊工具欄中的“方程求解器”，通過計算器輸入方程“χ2-6χ+7=0”，單擊“求解”后就出現(xiàn)運(yùn)行結(jié)果（如下頁圖2）。

在解答題目時，軟件能夠進(jìn)行聯(lián)想式輔導(dǎo)。在輸入solve（χ2-6χ+7=0， χ）后，系統(tǒng)會自動提供相關(guān)聯(lián)想式智能計算，本例提示的是：“是否要對χ進(jìn)行求解或以二維形式繪制此表達(dá)式的兩邊或以二維形式繪制此方程？”單擊“以二維形式繪制此表達(dá)式的兩邊”的鏈接，可繪出如下頁圖3所示的圖形。這樣可以幫助學(xué)生反復(fù)加深對題目的理解，從而使學(xué)生進(jìn)一步加強(qiáng)對方程或公式的理解，達(dá)到掌握所學(xué)知識的目的。

單擊“使用二次根式的求解步驟”，則出現(xiàn)提供詳細(xì)的、用一元二次方程求根公式的解答步驟（如下頁圖4）。

同樣的單擊“配方法的求解步驟”，則會出現(xiàn)利用配方法求解方程的詳細(xì)步驟。按相同的方法可以解決方程組及三角學(xué)等其他數(shù)學(xué)問題。

2.利用Microsoft Mathematics進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗

Microsoft Mathematics為學(xué)生進(jìn)行“數(shù)學(xué)實(shí)驗”提供了理想的工具與環(huán)境。它能為學(xué)生創(chuàng)造圖文并茂、豐富多彩、人機(jī)交互、及時反饋的學(xué)習(xí)環(huán)境。

軟件具有強(qiáng)大的圖形繪制能力，能繪制笛卡兒、極坐標(biāo)、圓柱體、球體等各種坐標(biāo)系中的圖形，能夠?qū)崿F(xiàn)對圖形的查看、旋轉(zhuǎn)等功能，其中動態(tài)切換功能可對方程式進(jìn)行變形并在圖像上顯示效果，同時可轉(zhuǎn)換或播放畫出圖形的整個過程，可自由地放大、縮小圖形，是進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗的好工具。

案例二：y=Asin（ωχ+φ）的圖像研究。

先在工作表中輸入函數(shù)y=Asin

（ωχ+φ），再單擊系統(tǒng)提示“以二維形式繪制此方程”，最后單擊繪圖中的“圖形控件”（如圖5）。

單擊動畫效果下的參數(shù)下拉菜單選項，可以從函數(shù)A、ω和φ的三個參數(shù)中選擇一個，通過拖動旁邊的滑動按鈕來改變相應(yīng)的參數(shù)值，此時圖像會隨著參數(shù)的改變而改變。我們還可以單擊播放按鈕，讓圖像隨參數(shù)自動變化。還可以通過鼠標(biāo)滑輪自由放縮圖像。通過同樣的方法，我們可以對其他函數(shù)進(jìn)行實(shí)驗研究。

通過本例我們發(fā)現(xiàn)，利用Microsoft

Mathematics進(jìn)行函數(shù)作圖方便、快捷，并且可以構(gòu)建一種動態(tài)環(huán)境。它是觀察圖像變化規(guī)律，直觀研究函數(shù)性質(zhì)的有力工具。在動態(tài)演示實(shí)驗中，學(xué)生通過觀察曲線的性質(zhì)，在直觀了解的基礎(chǔ)上，就能很好地掌握這些函數(shù)的性質(zhì)。

以上只是兩個簡單應(yīng)用的實(shí)例，Microsoft Mathematics還能在三角學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、微積分等方面有更多的應(yīng)用，限于篇幅，這里就不再舉例說明。

總之，Microsoft Mathematics是一款適用于各階段的、師生們共同使用的高效圖形計算器，也是一款精致卓越的數(shù)學(xué)計算工具，既可以節(jié)省時間又可以提升數(shù)學(xué)能力，方便實(shí)用。endprint