《MATLAB與工程計(jì)算》課程教學(xué)大綱

《MATLAB與工程計(jì)算》課程教學(xué)大綱課程名稱：MATLAB與工程計(jì)算MATLABandCalculationforEngineers課程編號(hào)：021070030課程性質(zhì)：□必修選修課程類別：□通識(shí)課程專業(yè)課程￡實(shí)踐教學(xué)適用專業(yè)：交通工程課程學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)：24，其中理論學(xué)時(shí)：12，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：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(jiǎn)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(jìn)行工程數(shù)值計(jì)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(jì)和交通運(yùn)輸優(yōu)化等工程實(shí)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(jìn)行數(shù)值運(yùn)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(jì)結(jié)構(gòu)，提出算法進(jìn)行程序語言設(shè)計(jì)解決交通工程中的問題。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)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(jìn)行數(shù)值運(yùn)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(shí)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(jì)結(jié)構(gòu)，提出算法進(jìn)行程序語言設(shè)計(jì)解決交通工程中的問題。畢業(yè)要求6：能夠有效地運(yùn)用計(jì)算機(jī)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(duì)交通現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)與模擬，并能夠綜合運(yùn)用于解決交通工程實(shí)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(shí)安排知識(shí)單元知識(shí)點(diǎn)學(xué)時(shí)數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐1.MATLAB系統(tǒng)環(huán)境知識(shí)點(diǎn)1.1：MATLAB概貌；知識(shí)點(diǎn)1.2：MATLAB系統(tǒng)環(huán)境的準(zhǔn)備；知識(shí)點(diǎn)1.3：MATLAB操作界面；知識(shí)點(diǎn)1.4：MATLAB基本操作22課程目標(biāo)12.MATLAB數(shù)據(jù)及其運(yùn)算知識(shí)點(diǎn)2.1：MATLAB數(shù)值數(shù)據(jù)；知識(shí)點(diǎn)2.2：MATLAB矩陣的表示；知識(shí)點(diǎn)2.3：變量及其操作；知識(shí)點(diǎn)2.4：MATLAB常用內(nèi)部函數(shù)；知識(shí)點(diǎn)2.5：MATLAB運(yùn)算；知識(shí)點(diǎn)2.6：字符串42課程目標(biāo)13.MATLAB矩陣處理知識(shí)點(diǎn)3.1：特殊矩陣；知識(shí)點(diǎn)3.2：矩陣變換；知識(shí)點(diǎn)3.3：矩陣求值；知識(shí)點(diǎn)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(shí)點(diǎn)4.1：M文件；知識(shí)點(diǎn)4.2：程序控制結(jié)構(gòu)；知識(shí)點(diǎn)4.3：函數(shù)文件24課程目標(biāo)25.MATLAB數(shù)據(jù)分析與多項(xiàng)式計(jì)算知識(shí)點(diǎn)6.1：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析；知識(shí)點(diǎn)6.2：多項(xiàng)式計(jì)算22課程目標(biāo)2合計(jì)1212（二）課堂實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求序號(hào)項(xiàng)目名稱內(nèi)容、要求學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別實(shí)驗(yàn)/實(shí)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(yùn)算基礎(chǔ)1．練習(xí)MATLAB軟件啟動(dòng)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(hào)、注釋符號(hào)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(hào)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(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算；9．練習(xí)字符串輸入。4上機(jī)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(duì)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(jī)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(jī)操作型1必做課程目標(biāo)24MATLAB數(shù)據(jù)分析與多項(xiàng)式計(jì)算1．練習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(xiàng)式計(jì)算功能，包括多項(xiàng)式的四則運(yùn)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(jī)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(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行工程計(jì)算。注：實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別：專業(yè)、上機(jī)等實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型：操作型、驗(yàn)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(jì)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(jī)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式。重點(diǎn)和難點(diǎn)：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(yùn)算、程序結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的核心知識(shí)點(diǎn)。通過上機(jī)練習(xí)加強(qiáng)和鞏固學(xué)習(xí)效果，達(dá)到夯實(shí)基礎(chǔ)、重點(diǎn)掌握的目的。后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：建議課后多進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐練習(xí)，查閱相關(guān)資料。七、課程考核及成績(jī)?cè)u(píng)定方式（一）課程考核課程考核方式:平時(shí)考核、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、結(jié)課考試成績(jī)?cè)u(píng)定方式:1、平時(shí)考核成績(jī)占總成績(jī)的15%；2、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)占總成績(jī)的35%；3、結(jié)課考試成績(jī)占總成績(jī)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(shí)單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識(shí)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(jìn)行數(shù)值運(yùn)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(yùn)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(yùn)算；字符串2．培養(yǎng)學(xué)生的邏輯和判斷