《科學(xué)計(jì)算與MATLAB語(yǔ)言》課程教學(xué)大綱

科學(xué)計(jì)算與MATLAB語(yǔ)言（ScientificComputingandMATLABLanguage）課程基本信息課程編號(hào)：04021522課程總學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：16學(xué)時(shí)課程性質(zhì)：選修課程屬性:專業(yè)類開(kāi)設(shè)學(xué)期：第3學(xué)期適用專業(yè)：電子信息工程對(duì)先修的要求：高等數(shù)學(xué)、概率論、線性代數(shù)對(duì)后續(xù)的支撐：信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、通信原理、自動(dòng)控制、數(shù)字圖像處理一、課程的教學(xué)理念、性質(zhì)、目標(biāo)和任務(wù)本課程是是電子信息工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)值計(jì)算與分析能力。本課程要求學(xué)生掌握MATLAB的數(shù)據(jù)類型、矩陣輸入和操作方法、語(yǔ)法結(jié)構(gòu)、函數(shù)的使用、及二維、三維繪圖功能、編寫代碼、仿真等內(nèi)容。使學(xué)生掌握MATLAB科學(xué)計(jì)算和系統(tǒng)仿真語(yǔ)言的基本編程思想和方法，并利用MATLAB對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)課程進(jìn)行上機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算。鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)建模、分析等所需的基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠運(yùn)用MATLAB語(yǔ)言工具快速實(shí)現(xiàn)科學(xué)計(jì)算和工程計(jì)算的算法思想，完成對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的仿真模擬，為解決科學(xué)與工程中的數(shù)值計(jì)算問(wèn)題打好基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐序號(hào)課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求1掌握數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算方法，能夠解決非線性方程求解、曲線擬合、插值、定積分的數(shù)值計(jì)算及常微分方程的數(shù)值問(wèn)題解決數(shù)值計(jì)算問(wèn)題。指標(biāo)點(diǎn)2.122能夠針對(duì)工程問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型合理地選用數(shù)值計(jì)算方法，并借助MATLAB軟件求解，能對(duì)軟件求解結(jié)果進(jìn)行分析、解釋，得出合理有效的結(jié)論。指標(biāo)點(diǎn)4.243掌握數(shù)值計(jì)算的基本原理與方法；掌握MATLAB軟件的主要功能，能夠利用MATLAB軟件解決科學(xué)與工程中計(jì)算問(wèn)題。指標(biāo)點(diǎn)1.11三、教學(xué)內(nèi)容及進(jìn)度安排（一）理論教學(xué)序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)1第1章MATLAB概述MATLAB發(fā)展史、主要功能及基本操作。了解MATLAB軟件的發(fā)展歷史，對(duì)MATLAB軟件的功能及基本操作有個(gè)初步了解。2多媒體課件，MATLAB軟件現(xiàn)場(chǎng)演示，案例分析。目標(biāo)1目標(biāo)32第2章MATLAB的數(shù)值計(jì)算變量和數(shù)值、矩陣和數(shù)組、稀疏矩陣、多項(xiàng)式、元胞數(shù)組和結(jié)構(gòu)數(shù)組、數(shù)據(jù)分析具備用MATLAB解決數(shù)值計(jì)算的問(wèn)題的邏輯思維及代碼實(shí)現(xiàn)能力。2多媒體課件，MATLAB軟件現(xiàn)場(chǎng)演示，案例分析。目標(biāo)1目標(biāo)33第3章MATLAB的符號(hào)計(jì)算符號(hào)表達(dá)式的建立、符號(hào)表達(dá)式的代數(shù)運(yùn)算、符號(hào)表達(dá)式的操作和轉(zhuǎn)換、符號(hào)極限、微積分和級(jí)數(shù)展開(kāi)、符號(hào)積分變換、符號(hào)方程求解、符號(hào)函數(shù)的可視化掌握符號(hào)表達(dá)式的創(chuàng)建，掌握符號(hào)表達(dá)式的代數(shù)運(yùn)算，掌握符號(hào)微積分和符號(hào)方程的求解。4多媒體課件，MATLAB軟件現(xiàn)場(chǎng)演示，案例分析。目標(biāo)1目標(biāo)34第4章MATLAB計(jì)算的可視化二維曲線的繪制、三維圖形繪制、MATLAB的特殊圖形繪制、圖形窗口的功能。熟悉對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的繪圖，實(shí)現(xiàn)計(jì)算可視化，觀察波形，考察數(shù)據(jù)規(guī)律。4多媒體課件，MATLAB軟件現(xiàn)場(chǎng)演示，案例分析。目標(biāo)1目標(biāo)35第5章MATLAB程序設(shè)計(jì)腳本文件和函數(shù)文件、程序流程控制、函數(shù)調(diào)用和參數(shù)傳遞。掌握MATLAB編程思想，掌握流程控制語(yǔ)句的運(yùn)用，掌握函數(shù)文件和腳本文件的編寫，掌握代碼調(diào)試方法。4多媒體課件，MATLAB軟件現(xiàn)場(chǎng)演示，案例分析。目標(biāo)1目標(biāo)36第6章Simulink仿真環(huán)境演示Simulink的簡(jiǎn)單程序、Simulink文件操作和窗口、模型創(chuàng)建、Simulink基本模塊。掌握Simulink工具箱；掌握仿真模型的建立、參數(shù)設(shè)置、及結(jié)果調(diào)試。4多媒體課件，MATLAB軟件現(xiàn)場(chǎng)演示，案例分析。目標(biāo)1目標(biāo)3（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)序號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)要求支撐課程目標(biāo)1實(shí)驗(yàn)一MATLAB基礎(chǔ)操作2結(jié)合給定的題目或代碼，在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行基本操作，生成結(jié)果并分析，了解幫助系統(tǒng)，掌握常用的控制命令。熟悉MATLAB主界面，并學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的菜單操作；熟練掌握MATLAB基本語(yǔ)法。目標(biāo)1目標(biāo)32實(shí)驗(yàn)二MATLAB的數(shù)值計(jì)算2對(duì)給定的數(shù)值計(jì)算的題目，寫出MATLAB代碼并進(jìn)行結(jié)果分析。掌握數(shù)值數(shù)組的創(chuàng)建和尋訪方法；理解數(shù)組運(yùn)算和矩陣運(yùn)算的含義；熟悉標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組生成函數(shù)和數(shù)組操作函數(shù)的運(yùn)用；熟悉關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算及應(yīng)用。目標(biāo)2目標(biāo)33實(shí)驗(yàn)三MATLAB的符號(hào)計(jì)算2對(duì)給定的符號(hào)計(jì)算的題目，寫出MATLAB代碼并進(jìn)行結(jié)果分析。掌握MATLAB符號(hào)表達(dá)式的創(chuàng)建；掌握符號(hào)表達(dá)式的代數(shù)運(yùn)算；掌握符號(hào)微積分；熟悉符號(hào)方程的求解。目標(biāo)2目標(biāo)34實(shí)驗(yàn)四MATLAB計(jì)算的可視化3繪制二維圖；繪制三維圓柱螺線；繪制三維網(wǎng)線圖；繪制三維曲面圖；用函數(shù)bar繪制條形圖。熟練掌握二維曲線的繪制；掌握?qǐng)D形的修飾；掌握三維圖的繪制；了解各種特殊圖形的繪制。目標(biāo)2目標(biāo)35實(shí)驗(yàn)五MATLAB程序設(shè)計(jì)3編寫腳本文件代碼和函數(shù)文件代碼。熟悉和掌握腳本文件和函數(shù)文件建立與使用方法；掌握程序設(shè)計(jì)的流程控制語(yǔ)句；掌握函數(shù)調(diào)用和參數(shù)傳遞；熟悉程序調(diào)試方法。目標(biāo)2目標(biāo)36實(shí)驗(yàn)六Simulink仿真4建立連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的仿真模型框，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，并生成仿真結(jié)果。掌握Simulink工具箱；掌握Simulink模型窗口和模型創(chuàng)建；初步的仿真建模及仿真分析。目標(biāo)2目標(biāo)3四、課程思政本課程融合課程思政內(nèi)容，將德育內(nèi)容融入課程體系。通過(guò)融入學(xué)科前沿信息和社會(huì)發(fā)展需求動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的使命感和愛(ài)國(guó)主義精神。通過(guò)課程任務(wù)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目化訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐能力和實(shí)事求是、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)道德感。通過(guò)思政教育的有機(jī)融入，使學(xué)生在具備專業(yè)能力的基礎(chǔ)上，樹(shù)立正確的人生觀和價(jià)值觀，堅(jiān)定積極健康的理想信念，不忘初心，為祖國(guó)科技發(fā)展而努力學(xué)習(xí)。主要從以下幾個(gè)方面開(kāi)展課程思政教學(xué)：（1）明確課程的價(jià)值目標(biāo)，提高了育人效果，側(cè)重MATLAB編程邏輯思維培養(yǎng)和引導(dǎo)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和探索能力等具有積極的教育作用。（2）以課程設(shè)計(jì)作品代替期末考試，滿足了大學(xué)生對(duì)有難度的高質(zhì)量學(xué)習(xí)的需求，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的獲得感和成就感。（3）通過(guò)案例教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)演示及課后設(shè)計(jì)的安排，傳授知識(shí)的同時(shí)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。五、教材及參考資料1.選用教材：（1）理論課教材：MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第3版），劉衛(wèi)國(guó)，高等教育出版社，2017（2）實(shí)驗(yàn)課教材：自編2.參考書：（1）MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用，李國(guó)朝，北京大學(xué)出版社，2011年（2）MATLAB編程指南，付文利，劉剛編著，清華大學(xué)出版社，2017年（3）MATLAB教程（R2018a），張志涌，楊祖櫻

編著，北京航空航天大學(xué)出版社，2019年3.推薦網(wǎng)站（線上資源）：（1）/（2）/（3）/六、教學(xué)條件計(jì)算機(jī)、MATLAB軟件等。七、課程考核、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定序號(hào)課程目標(biāo)（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)）考核內(nèi)容評(píng)價(jià)依據(jù)及成績(jī)比例(%)成績(jī)比例(%)課堂表現(xiàn)作業(yè)實(shí)驗(yàn)期末考試1目標(biāo)1：（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.1）數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算方法，非線性方程求解、曲線擬合、插值、定積分的數(shù)值計(jì)算及常微分方程計(jì)算55020302目標(biāo)2：（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2）能夠針對(duì)工程問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型合理地選用數(shù)值計(jì)算方法，并借助MATLAB軟件求解，能對(duì)軟件求解結(jié)果進(jìn)行分析、解釋，得出合理有效的結(jié)論。002020403目標(biāo)3：（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.1）科學(xué)計(jì)算的基本原理與方法；MATLAB軟件的主要功能，利用MATLAB軟件解決科學(xué)計(jì)算問(wèn)題。5502030合計(jì)10102060100（1）課堂表現(xiàn)考核內(nèi)容及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核內(nèi)容評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)90-100分80-89分70-79分60-69分<60分課程目標(biāo)1（5%）考核學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、課堂參與情況。遵守課堂紀(jì)律，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%；或能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%遵守課堂紀(jì)律，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于80%；或能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于80%；遵守課堂紀(jì)律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于70%。遵守課堂紀(jì)律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于60%。遵守課堂紀(jì)律，但不能正常參與課堂教學(xué)活動(dòng)，不能回答老師提出的問(wèn)題。課程目標(biāo)3（5%）考核學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、課堂參與情況。遵守課堂紀(jì)律，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%；或能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%遵守課堂紀(jì)律，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于80%；或能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于80%；遵守課堂紀(jì)律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于70%。遵守課堂紀(jì)律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于60%。遵守課堂紀(jì)律，但不能正常參與課堂教學(xué)活動(dòng)，不能回答老師提出的問(wèn)題。（2）作業(yè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)成績(jī)課程目標(biāo)優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）課程目標(biāo)1（5%）按時(shí)上交，書寫規(guī)范工整；運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和公式正確，計(jì)算步驟完整，計(jì)算結(jié)果正確。按時(shí)上交，書寫工整；運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和公式正確，計(jì)算步驟較完整，計(jì)算結(jié)果正確。按時(shí)上交，書寫較工整；運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和公式正確，計(jì)算步驟較完整，計(jì)算結(jié)果基本正確。按時(shí)上交，書寫潦草；運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和公式基本正確，計(jì)算步驟簡(jiǎn)單，計(jì)算結(jié)果基本正確。不按時(shí)上交書寫潦草；運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和公式不正確，計(jì)算步驟較少，計(jì)算結(jié)果不正確。課程目標(biāo)3（5%）按時(shí)上交，書寫規(guī)范工整；運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和公式正確，計(jì)算步驟完整，計(jì)算結(jié)果正確。按時(shí)上交，書寫工整；運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和公式正確，計(jì)算步驟較完整，計(jì)算結(jié)果正確。按時(shí)上交，書寫較工整；運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和公式正確，計(jì)算步驟較完整，計(jì)算結(jié)果基本正確。按時(shí)上交，書寫潦草；運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和公式基本正確，計(jì)算步驟簡(jiǎn)單，計(jì)算結(jié)果基本正確。不按時(shí)上交書寫潦草；運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和公式不正確，計(jì)算步驟較少，計(jì)算結(jié)果不正確。每次作業(yè)按百分制評(píng)分，以所有作業(yè)的平均成績(jī)計(jì)入總成績(jī)。（3）實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)成績(jī)課程目標(biāo)優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）課程目標(biāo)2（20%）實(shí)驗(yàn)態(tài)度端正；實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確；考核中能準(zhǔn)確地回答全部問(wèn)題；實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫規(guī)范、整潔、全面。實(shí)驗(yàn)態(tài)度端正；實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確；考核中能基本準(zhǔn)確地回答全部問(wèn)題；實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫規(guī)范整潔。實(shí)驗(yàn)態(tài)度端正；實(shí)驗(yàn)操作基本規(guī)范，實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確；考核中能準(zhǔn)確地回答主要問(wèn)題；實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫基本規(guī)范。實(shí)驗(yàn)態(tài)度較端正；實(shí)驗(yàn)操作基本規(guī)范，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本正確；考核中能準(zhǔn)確地回答部分問(wèn)題；實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫基本規(guī)范。實(shí)驗(yàn)態(tài)度不端正；無(wú)法獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不正確；考核中不能準(zhǔn)確地回答主要問(wèn)題；實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫不規(guī)范。（4）期末考核內(nèi)容及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核內(nèi)容評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)90-100分80-89分70-79分60-69分<60分課程目標(biāo)1（20%）數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算方法，非線性方程求解、曲線擬合、插值、定積分的數(shù)值計(jì)算及常微分方程計(jì)算。熟練掌握數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算方法，非線性方程求解、曲線擬合、插值、定積分的數(shù)值計(jì)算及常微分方程計(jì)算。掌握數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算方法，非線性方程求解、曲線擬合、插值、定積分的數(shù)值計(jì)算及常微分方程計(jì)算?；菊莆諗?shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算方法，非線性方程求解、曲線擬合、插值、定積分的數(shù)值計(jì)算及常微分方程計(jì)算。了解數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算方法，非線性方程求解、曲線擬合、插值、定積分的數(shù)值計(jì)算及常微分方程計(jì)算。不了解數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算方法，非線性方程求解、曲線擬合、插值、定積分的數(shù)值計(jì)算及常微分方程計(jì)算。課程目標(biāo)2（20%）針對(duì)工程問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型合理地選用數(shù)值計(jì)算方法，并借助MATLAB軟件求解，能對(duì)軟件求解結(jié)果進(jìn)行分析、解釋，得出合理有效的結(jié)論。熟練掌握數(shù)值計(jì)算方法，能夠針對(duì)工程問(wèn)題進(jìn)行建模。深刻理解求解的結(jié)果，能對(duì)結(jié)果進(jìn)行深入分析。掌握數(shù)值計(jì)算方法，能夠針對(duì)工程問(wèn)題進(jìn)行建模。理解求解的結(jié)果，能對(duì)結(jié)果進(jìn)行較全面的分析?；菊莆諗?shù)值計(jì)算方法，能夠針對(duì)工程問(wèn)題進(jìn)行建模。理解求解的結(jié)果，能對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。了解數(shù)值計(jì)算方法，基本能夠針對(duì)工程問(wèn)題進(jìn)行建模?；纠斫馇蠼獾慕Y(jié)果，基本能對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。不了解數(shù)值計(jì)算方法，不能夠針對(duì)工程問(wèn)題進(jìn)行建模。不理解求解的結(jié)果，不能對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。課程目標(biāo)3（20%）科學(xué)計(jì)算的基本原理與方法、MATLAB軟件的主要功能，利用MATLAB軟件解決科學(xué)計(jì)算問(wèn)題。熟練掌握科學(xué)計(jì)算的基本原理與方法、MATLAB軟件的主要功能，很好利用MATLAB軟件解決科學(xué)計(jì)算問(wèn)題。掌握科學(xué)計(jì)算的基本原理與方法、MATLAB軟件的主要功能，較好利用MATLAB軟件解決科學(xué)計(jì)算問(wèn)題?；菊莆湛茖W(xué)計(jì)算的基本原理與方法、MATLAB軟件的主要功能，能