《MATLAB與工程計算》課程教學大綱

《MATLAB與工程計算》課程教學大綱課程名稱：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￡實踐教學適用專業(yè)：交通工程課程學時：總學時：24，其中理論學時：12，實驗學時：12課程學分：1.5分應開課學期：第四學期先修課程：《高等數(shù)學》、《線性代數(shù)》等任課學院、系部：能源科學與工程學院交通工程（系）教研室一、課程簡介本課程為交通工程專業(yè)學生開設的專業(yè)選修課程，其任務是使學生熟練掌握MATLAB軟件的使用，能夠進行工程數(shù)值計算。本課程內(nèi)容可提高學生分析問題和解決問題的綜合能力，MATLAB分析可應用于道路施工設計和交通運輸優(yōu)化等工程實踐方面。二、課程教學的目標及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標課程總目標：使學生能夠熟練掌握MATLAB軟件的基本功能，提高學生分析問題、解決問題的能力。課程目標1：使學生掌握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2：培養(yǎng)學生的邏輯和判斷能力，掌握MATLAB程序設計結(jié)構(gòu)，提出算法進行程序語言設計解決交通工程中的問題。（二）課程目標與畢業(yè)要求的對應關(guān)系本課程目標支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標畢業(yè)要求1．使學生掌握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、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決交通系統(tǒng)復雜工程技術(shù)問題。2．培養(yǎng)學生的邏輯和判斷能力，掌握MATLAB程序設計結(jié)構(gòu)，提出算法進行程序語言設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、課程教學的基本內(nèi)容及教學安排（一）課程教學的內(nèi)容及學時安排知識單元知識點學時數(shù)課程目標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2合計1212（二）課堂實驗/實踐教學內(nèi)容及要求序號項目名稱內(nèi)容、要求學時實驗/實踐類別實驗/實踐類型每組人數(shù)必做/選做課程目標1MATLAB系統(tǒng)環(huán)境與運算基礎1．練習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MATLAB設置搜索路徑的方式；4．練習命令行、續(xù)行符號、注釋符號的使用；5．練習MATLAB軟件幫助系統(tǒng)的使用。1．練習定義不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)；2．練習科學記數(shù)法的表示方式；3．練習矩陣的建立方式；4．練習冒號表達式；5．練習矩陣元素的引用；6．練習變量和賦值語句；7．練習常用數(shù)學函數(shù)；8．練習算術(shù)運算、關(guān)系運算、邏輯運算；9．練習字符串輸入。4上機操作型1必做課程目標12MATLAB矩陣處理1．練習通用的特殊矩陣；2．練習專門學科的特殊矩陣；3．練習對角陣與三角陣；4．練習矩陣的轉(zhuǎn)置與旋轉(zhuǎn)；5．練習矩陣的逆；6．練習矩陣求值；7．練習矩陣的特征值與特征向量。2上機操作型1必做課程目標23MATLAB程序流程控制1．練習M文件的建立與打開；2．練習數(shù)據(jù)的輸入與輸出；3．練習if語句結(jié)構(gòu)；4．練習switch語句結(jié)構(gòu)；5．練習for語句結(jié)構(gòu)；6．練習while語句結(jié)構(gòu)。4上機操作型1必做課程目標24MATLAB數(shù)據(jù)分析與多項式計算1．練習數(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、標準差與相關(guān)系數(shù)、排序；2．練習多項式計算功能，包括多項式的四則運算、導函數(shù)、求值、求根；3．練習數(shù)據(jù)插值，包括一維數(shù)據(jù)插值、二維數(shù)據(jù)插值；4．練習曲線擬合。2上機操作型1必做課程目標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》、《線性代數(shù)》等課程。五、教材與其他教學資源（含教學參考書或在線資源）（一）建議教材劉衛(wèi)國主編.MATLAB程序設計與應用（第3版）[M].高等教育出版社,2019.（二）其他教學資源[1]薛山編.MATLAB基礎教程[M]，清華大學出版社,2017[2]肖漢光主編.MATLAB大學教程[M],電子工業(yè)出版社,2016[3]蔡旭暉，劉衛(wèi)國，蔡立燕著.MATLAB基礎與應用教程[M],人民郵電出版社,2009六、教學方法與學習建議授課方式:課堂教學與上機實驗相結(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。通過上機練習加強和鞏固學習效果，達到夯實基礎、重點掌握的目的。后續(xù)自主學習建議：建議課后多進行上機實踐練習，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）課程目標與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標知識單元考試內(nèi)容1．使學生掌握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)學生的邏輯和判斷