《MATLAB與工程計算》課程教學(xué)大綱

《MATLAB與工程計算》課程教學(xué)大綱課程名稱：MATLAB與工程計算MATLABandCalculationforEngineers課程編號：021070030課程性質(zhì)：□必修選修課程類別：□通識課程專業(yè)課程￡實踐教學(xué)適用專業(yè)：交通工程課程學(xué)時：總學(xué)時：24，其中理論學(xué)時：12，實驗學(xué)時：12課程學(xué)分：1.5分應(yīng)開課學(xué)期：第四學(xué)期先修課程：《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》等任課學(xué)院、系部：能源科學(xué)與工程學(xué)院交通工程（系）教研室一、課程簡介本課程為交通工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)的專業(yè)選修課程，其任務(wù)是使學(xué)生熟練掌握MATLAB軟件的使用，能夠進行工程數(shù)值計算。本課程內(nèi)容可提高學(xué)生分析問題和解決問題的綜合能力，MATLAB分析可應(yīng)用于道路施工設(shè)計和交通運輸優(yōu)化等工程實踐方面。二、課程教學(xué)的目標(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：使學(xué)生能夠熟練掌握MATLAB軟件的基本功能，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。課程目標(biāo)1：使學(xué)生掌握MATLAB軟件的基本理論和使用方法，能夠進行數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理等操作；課程目標(biāo)2：培養(yǎng)學(xué)生的邏輯和判斷能力，掌握MATLAB程序設(shè)計結(jié)構(gòu)，提出算法進行程序語言設(shè)計解決交通工程中的問題。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標(biāo)畢業(yè)要求1．使學(xué)生掌握MATLAB軟件的基本理論和使用方法，能夠進行數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理等操作；畢業(yè)要求2：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決交通系統(tǒng)復(fù)雜工程技術(shù)問題。2．培養(yǎng)學(xué)生的邏輯和判斷能力，掌握MATLAB程序設(shè)計結(jié)構(gòu)，提出算法進行程序語言設(shè)計解決交通工程中的問題。畢業(yè)要求6：能夠有效地運用計算機技術(shù)、信息資源及現(xiàn)代工程工具，能夠利用交通專業(yè)軟件對交通現(xiàn)象進行預(yù)測與模擬，并能夠綜合運用于解決交通工程實際問題。三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排（一）課程教學(xué)的內(nèi)容及學(xué)時安排知識單元知識點學(xué)時數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實驗/實踐1.MATLAB系統(tǒng)環(huán)境知識點1.1：MATLAB概貌；知識點1.2：MATLAB系統(tǒng)環(huán)境的準(zhǔn)備；知識點1.3：MATLAB操作界面；知識點1.4：MATLAB基本操作22課程目標(biāo)12.MATLAB數(shù)據(jù)及其運算知識點2.1：MATLAB數(shù)值數(shù)據(jù)；知識點2.2：MATLAB矩陣的表示；知識點2.3：變量及其操作；知識點2.4：MATLAB常用內(nèi)部函數(shù)；知識點2.5：MATLAB運算；知識點2.6：字符串42課程目標(biāo)13.MATLAB矩陣處理知識點3.1：特殊矩陣；知識點3.2：矩陣變換；知識點3.3：矩陣求值；知識點3.4：矩陣的特征值與特征向量22課程目標(biāo)24.MATLAB程序流程控制知識點4.1：M文件；知識點4.2：程序控制結(jié)構(gòu)；知識點4.3：函數(shù)文件24課程目標(biāo)25.MATLAB數(shù)據(jù)分析與多項式計算知識點6.1：數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析；知識點6.2：多項式計算22課程目標(biāo)2合計1212（二）課堂實驗/實踐教學(xué)內(nèi)容及要求序號項目名稱內(nèi)容、要求學(xué)時實驗/實踐類別實驗/實踐類型每組人數(shù)必做/選做課程目標(biāo)1MATLAB系統(tǒng)環(huán)境與運算基礎(chǔ)1．練習(xí)MATLAB軟件啟動方式、退出方式；2．熟悉MATLAB軟件的操作界面組成；3．練習(xí)MATLAB設(shè)置搜索路徑的方式；4．練習(xí)命令行、續(xù)行符號、注釋符號的使用；5．練習(xí)MATLAB軟件幫助系統(tǒng)的使用。1．練習(xí)定義不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)；2．練習(xí)科學(xué)記數(shù)法的表示方式；3．練習(xí)矩陣的建立方式；4．練習(xí)冒號表達(dá)式；5．練習(xí)矩陣元素的引用；6．練習(xí)變量和賦值語句；7．練習(xí)常用數(shù)學(xué)函數(shù)；8．練習(xí)算術(shù)運算、關(guān)系運算、邏輯運算；9．練習(xí)字符串輸入。4上機操作型1必做課程目標(biāo)12MATLAB矩陣處理1．練習(xí)通用的特殊矩陣；2．練習(xí)專門學(xué)科的特殊矩陣；3．練習(xí)對角陣與三角陣；4．練習(xí)矩陣的轉(zhuǎn)置與旋轉(zhuǎn)；5．練習(xí)矩陣的逆；6．練習(xí)矩陣求值；7．練習(xí)矩陣的特征值與特征向量。2上機操作型1必做課程目標(biāo)23MATLAB程序流程控制1．練習(xí)M文件的建立與打開；2．練習(xí)數(shù)據(jù)的輸入與輸出；3．練習(xí)if語句結(jié)構(gòu)；4．練習(xí)switch語句結(jié)構(gòu)；5．練習(xí)for語句結(jié)構(gòu)；6．練習(xí)while語句結(jié)構(gòu)。4上機操作型1必做課程目標(biāo)24MATLAB數(shù)據(jù)分析與多項式計算1．練習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能，包括最大值與最小值、求和與求積、平均值和中值、累加和與類乘積、標(biāo)準(zhǔn)差與相關(guān)系數(shù)、排序；2．練習(xí)多項式計算功能，包括多項式的四則運算、導(dǎo)函數(shù)、求值、求根；3．練習(xí)數(shù)據(jù)插值，包括一維數(shù)據(jù)插值、二維數(shù)據(jù)插值；4．練習(xí)曲線擬合。2上機操作型1必做課程目標(biāo)2基本要求1．精確掌握函數(shù)名的書寫方式；2．基本掌握各類語句結(jié)構(gòu)的格式用法；3．能夠運用MATLAB軟件進行工程計算。注：實驗/實踐類別：專業(yè)、上機等實驗/實踐類型：操作型、驗證型、演示型、綜合型等。四、本課程與其他課程的聯(lián)系先修課程為《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》等課程。五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書或在線資源）（一）建議教材劉衛(wèi)國主編.MATLAB程序設(shè)計與應(yīng)用（第3版）[M].高等教育出版社,2019.（二）其他教學(xué)資源[1]薛山編.MATLAB基礎(chǔ)教程[M]，清華大學(xué)出版社,2017[2]肖漢光主編.MATLAB大學(xué)教程[M],電子工業(yè)出版社,2016[3]蔡旭暉，劉衛(wèi)國，蔡立燕著.MATLAB基礎(chǔ)與應(yīng)用教程[M],人民郵電出版社,2009六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議授課方式:課堂教學(xué)與上機實驗相結(jié)合的方式。重點和難點：通過課堂講授掌握MATALB軟件的基本規(guī)則，熟悉軟件編程語言，清楚矩陣運算、程序結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的核心知識點。通過上機練習(xí)加強和鞏固學(xué)習(xí)效果，達(dá)到夯實基礎(chǔ)、重點掌握的目的。后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：建議課后多進行上機實踐練習(xí)，查閱相關(guān)資料。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核課程考核方式:平時考核、實驗報告、結(jié)課考試成績評定方式:1、平時考核成績占總成績的15%；2、實驗報告成績占總成績的35%；3、結(jié)課考試成績占總成績的50%。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識單元考試內(nèi)容1．使學(xué)生掌握MATLAB軟件的基本理論和使用方法，能夠進行數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理等操作；1.MATLAB系統(tǒng)環(huán)境2.MATLAB數(shù)據(jù)及其運算MATLAB操作界面；MATLAB基本操作；MATLAB數(shù)值數(shù)據(jù)；MATLAB矩陣的表示；變量及其操作；MATLAB常用內(nèi)部函數(shù)；MATLAB運算；字符串2．培養(yǎng)學(xué)生的邏輯和判斷