《數(shù)學實驗》2022級課程大綱（0+36）

PAGEPAGE9《數(shù)學實驗》本科課程大綱（2022版）數(shù)學與信息科學學院2022年編制一、課程信息課程名稱：數(shù)學實驗課程代碼：Z020010020課程類別：專業(yè)發(fā)展必修課程/必修課適用專業(yè)：數(shù)學與應(yīng)用數(shù)學課程學時：36（獨立實驗課）課程學分：2先修課程：《數(shù)學分析》、《高等代數(shù)》、《解析幾何》、《Python語言程序設(shè)計》等選用教材：《Python數(shù)學實驗》，李漢龍隋英韓婷主編，機械工業(yè)出版社，2022年．主要參考書目：《數(shù)學軟件與數(shù)學實驗》，汪曉銀主編，科學出版社，2010年．《基于MATLAB的高等數(shù)學問題求解》，占海明主編，清華大學出版社，2013年．《數(shù)學實驗教程》，萬福永主編，科學出版社，2006年．《MATLAB符號運算及其應(yīng)用》，黃忠霖主編，國防工業(yè)出版社，2004年．二、課程地位與作用《數(shù)學實驗》課程是一門面向數(shù)學與應(yīng)用專業(yè)的基礎(chǔ)課程，主要是讓學生自己動手，借助于計算機去學習、去觀察、去探索數(shù)學原理，重點激發(fā)學生自己動手和探索的興趣。本課程旨在引導學生認識數(shù)學實驗課程的實際意義，引導學生運用數(shù)學軟件解決簡單的實際問題或者驗證數(shù)學理論。通過講授、小組討論、綜合實踐等環(huán)節(jié)，掌握數(shù)學軟件的基本編程方法、編程技巧以及數(shù)學原理，理解實際背景中的數(shù)學知識的關(guān)聯(lián)，通過團隊合作，掌握解決簡單的實際問題的方法和步驟。小組合作展開對實際問題的分析、建模與解答。掌握數(shù)學實驗的基本方法和數(shù)學軟件的基本編程方法，提高通過團隊合作運用數(shù)學軟件解決實際問題的能力。三、課程目標（一）目標設(shè)置通過本課程的學習，使學生達到以下目標：1．掌握數(shù)學實驗課程的基本的數(shù)學知識、數(shù)學原理和Python語言的編程技巧，掌握數(shù)學實驗的步驟，掌握Python軟件的編程方法（Python編程入門、Python在高等數(shù)學中的應(yīng)用、Python在線性代數(shù)中的應(yīng)用、Python在概率統(tǒng)計中的應(yīng)用等）。具備嚴謹數(shù)學運算能力，為學習后續(xù)課程以及進一步獲得更高層次的數(shù)學專業(yè)知識奠定系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)?！井厴I(yè)要求3學科素養(yǎng)】2．掌握數(shù)學實驗課程中的基本理論，能夠獨立思考和主動探究，具備一定的數(shù)學學科素養(yǎng)，能夠運用各種數(shù)學軟件解決一些簡單的實際問題?！井厴I(yè)要求4學科素養(yǎng)】3．了解運用Python語言進行數(shù)學知識的探究的方法，能夠開展數(shù)學類探究性學習，為今后的科學研究能力打下基礎(chǔ)?！井厴I(yè)要求6綜合育人】（二）課程目標與畢業(yè)要求的關(guān)系1、課程目標與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標支撐的畢業(yè)要求支撐的畢業(yè)要求指標點課程目標13.學科素養(yǎng)3.3掌握數(shù)學學科的基本知識、基本原理和思想、基本技能和方法，具有較好的數(shù)學抽象、邏輯推理、數(shù)學建模、數(shù)學運算、直觀想象、數(shù)據(jù)分析的能力。課程目標24.教學能力4.4能夠基于多元評價理念，借助信息技術(shù)進行教學設(shè)計、實施和評價，引導學生獨立思考和主動探究。課程目標36.綜合育人6.3能開展數(shù)學類探究性學習等綜合實踐活動課和數(shù)學學科相關(guān)的社團活動，具有整合數(shù)學教育、文化建設(shè)、主題活動、社團活動等進行綜合育人的初步體驗。2、課程目標與畢業(yè)要求的矩陣關(guān)系圖名稱踐行師德學會教學學會育人學會發(fā)展師德規(guī)范教育情懷學科素養(yǎng)教學能力班級指導綜合育人學會反思溝通合作6.26.3數(shù)學實驗HML數(shù)學實驗HML課程目標1H課程目標2M課程目標3L四、課程教學要求與重難點序號課程內(nèi)容框架教學要求教學重點教學難點課程思政1Python入門了解數(shù)學實驗的研究對象、掌握Python語言的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲、繪圖等。Python語言基本結(jié)構(gòu)、繪圖等。Python語言的熟練運用。通過對Python語言的學習，幫助師范生用聯(lián)系的方法看待世界，形成簡單與統(tǒng)一的辯證唯物主義基本觀點。2Python在高等數(shù)學中的應(yīng)用運用Python語言求數(shù)列與函數(shù)的極限、導數(shù)與微分、積分、常微分方程等。Python語言求解各類高等數(shù)學問題中的靈活運用。通過Python語言編程實現(xiàn)某些功能而不直接調(diào)用命名。通過揭示事物（因素）之間的關(guān)系，幫助師范生養(yǎng)成觀察細致入微、孜孜不倦的科學探索精神。3Python在線性代數(shù)中的應(yīng)用運用Python語言創(chuàng)建矩陣、求解行列式、線性方程組、二次型等。Python語言求解各類線性代數(shù)問題中的靈活運用。通過Python語言編程實現(xiàn)某些功能而不直接調(diào)用命名。通過揭示MATLAB中數(shù)據(jù)的存儲形式以及計算過程，幫助師范生養(yǎng)成不斷追求卓越，勇攀高峰的科學精神。4Python在概率統(tǒng)計中的應(yīng)用運用Python語言求解各種統(tǒng)計量、統(tǒng)計圖以及參數(shù)估計等。Python語言求解各類概率統(tǒng)計問題中的靈活運用。通過Python語言編程實現(xiàn)某些功能而不直接調(diào)用命名。通過實例驗證理論知識來引導師范生形成正確的數(shù)學觀和數(shù)學教育價值觀。5其他運用Python語言進行案例選講：Python環(huán)境檢測等數(shù)據(jù)預(yù)處理、方差分析、數(shù)據(jù)簡單分析等。數(shù)據(jù)分析。通過理論聯(lián)系實際，幫助師范生養(yǎng)成多角度、全方位地看待人和事物習慣，引導師范生形成正確的數(shù)學教育觀。五、課程教學內(nèi)容、教學方式、學時分配及對課程目標的支撐情況序號課程內(nèi)容框架教學內(nèi)容教學方式學時支撐課程目標1Python入門Python語言的基本結(jié)構(gòu)、繪制圖形等。講授、課堂討論、案例教學6課程目標1課程目標2課程目標32Python在高等數(shù)學中的應(yīng)用運用Python語言求數(shù)列與函數(shù)的極限、導數(shù)與微分、積分、常微分方程等。講授、課堂討論、案例教學8課程目標1課程目標2課程目標33Python在線性代數(shù)中的應(yīng)用運用Python語言創(chuàng)建矩陣、求解行列式、線性方程組、二次型等。講授、課堂討論、案例教學8課程目標1課程目標2課程目標34Python在概率統(tǒng)計中的應(yīng)用運用Python語言求解各種統(tǒng)計量、統(tǒng)計圖以及參數(shù)估計等。講授、課堂討論、案例教學8課程目標1課程目標2課程目標35其他運用Python語言進行案例選講：Python環(huán)境檢測等講授、課堂討論、案例教學6課程目標1課程目標2課程目標3六、課程目標與考核內(nèi)容課程目標考核內(nèi)容課程目標1：掌握數(shù)學實驗課程的基本的數(shù)學知識、數(shù)學原理和Python語言的編程技巧，掌握數(shù)學實驗的步驟，掌握Python語言的編程方法。具備嚴謹數(shù)學運算能力，為學習后續(xù)課程以及進一步獲得更高層次的數(shù)學專業(yè)知識奠定系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。運用Python語言進行程序設(shè)計，掌握基本的編程結(jié)構(gòu)；運用Python語言進行繪圖；運用Python語言求數(shù)列與函數(shù)的極限、導數(shù)與微分、積分、常微分方程等；運用Python語言創(chuàng)建矩陣、求解行列式、線性方程組、二次型等運用Python語言求解各種統(tǒng)計量、統(tǒng)計圖以及參數(shù)估計等。課程目標2：掌握數(shù)學實驗課程中的基本理論，能夠獨立思考和主動探究，具備一定的數(shù)學學科素養(yǎng)，能夠運用各種數(shù)學軟件解決一些簡單的實際問題。1．字符串、元胞和結(jié)構(gòu)的定義與運算；程序設(shè)計；作圖（線、面、二維、三維等）；線性方程組的求解；迭代法；數(shù)值微積分的應(yīng)用；常微分方程的命令；Euler方法等。2．課堂表現(xiàn)和平時作業(yè)的完成情況。3．期末考試成績。課程目標3：了解運用數(shù)學軟件進行數(shù)學知識的探究的方法，能夠開展數(shù)學類探究性學習，為今后的科學研究能力打下基礎(chǔ)。1．課堂表現(xiàn)。2．競賽活動；3．實驗報告。七、考核方式與評價細則考核方式比例考核/評價細則過程學習20%評價標準：課前預(yù)習（30%）、課后作業(yè)（30%）、課堂表現(xiàn)（40%）等?，F(xiàn)階段根據(jù)雨課堂（或者智慧樹）中學生進行課前預(yù)習、課后作業(yè)、課堂表現(xiàn)等的完成情況進行給分?？商剿鞑煌姆绞?，類似的給出評價標準。實驗報告20%評價標準：從程序、結(jié)果及總結(jié)等方面對每一個實驗報告進行給分（每個實驗報告100分），實驗成績?yōu)楦鲗嶒瀳蟾娴钠骄?。建議2-3個實驗報告?；蛘卟捎谜鹿?jié)測試來替代實驗報告實踐20%組織Python語言程序設(shè)計大賽，根據(jù)競賽成績評定獲獎等級，其中，一等獎100分（5%），二等獎95分（15%），三等獎90分（35%），成功參賽獎75分（50%）。不參加活動者無成績?；蛘咄ㄟ^在線試題庫測