《數值計算方法課程設計》課程教學大綱

《數值計算方法課程設計》教學大綱課程名稱：數值計算方法課程設計英文名稱：Coursedesignofnumericalcomputingmethods課程編號：F035094522學分：2總學時/課內實踐學時：2周課程性質：選修課程開課單位：數理科學與工程學院數學系基層教學組織適應對象：信息與計算科學專業(yè)一、課程簡介數值計算方法課程設計是信息與計算科學專業(yè)的選修課程，旨在通過實際問題的求解，幫助學生掌握數值計算的基本原理和方法。本課程涵蓋數值積分、數值微分、線性方程組的求解、插值與逼近等內容，強調理論與實際應用的結合。學生將在課程中進行項目設計，模擬解決實際問題，以深化對數值計算方法的理解。課程的教學方法包括課堂講授、計算機實驗和小組討論?？己朔绞桨椖繄蟾妗⑵綍r作業(yè)和期末考試，注重學生的綜合應用能力。本課程特色在于通過實際案例，培養(yǎng)學生的計算思維和解決問題的能力。在課程中，思政元素將通過分析與討論科學計算在實際社會問題中的應用，例如在工程設計、金融建模與環(huán)境監(jiān)測中的倫理與社會責任問題，培養(yǎng)學生的社會責任感和人文關懷。TheNumericalComputingMethodscoursedesignisavitalintersectionbetweencomputerscienceandmathematics,aimedatequippingstudentswithasolidunderstandingofnumericalcomputationprinciplesandmethodsthroughsolvingreal-worldproblems.Thecoursecoverstopicssuchasnumericalintegration,differentiation,solvingsystemsoflinearequations,interpolation,andapproximation,emphasizingtheintegrationoftheoryandpracticalapplication.Studentswillengageinprojectdesigntosimulatereal-worldproblem-solving,deepeningtheirunderstandingofnumericalmethods.Teachingmethodsincludelectures,computerlabs,andgroupdiscussions.Assessmentconsistsofprojectreports,regularassignments,andafinalexam,focusingonstudents'abilitytoapplytheirknowledgecomprehensively.Auniquefeatureofthiscourseisitsemphasisoncultivatingcomputationalthinkingandproblem-solvingskillsthroughreal-worldcases.Ideologicalandpoliticalelementsareintegratedbydiscussingtheapplicationofscientificcomputinginreal-worldsocietalissues,suchasethicalandsocialresponsibilityconcernsinengineeringdesign,financialmodeling,andenvironmentalmonitoring,fosteringstudents'senseofsocialresponsibilityandhumanisticcare.二、課程目標1.通過分析數值計算方法在社會、經濟和環(huán)境領域中的實際應用，培養(yǎng)學生的社會責任感和人文關懷意識，使其能夠在未來的職業(yè)生涯中將科學技術與社會倫理相結合，做出有益于社會的決策。2.掌握數值積分、數值微分、線性方程組求解、插值與逼近等數值計算方法的基本原理和應用，理解這些方法在解決實際問題中的作用，并具備獨立選擇和運用適當數值方法的能力。3.通過項目設計與實踐，培養(yǎng)學生運用數值計算方法解決復雜工程和科學問題的能力，增強學生的計算思維、編程能力和團隊協(xié)作精神，為未來深入學習與科研打下堅實基礎。1.Byanalyzingthereal-worldapplicationsofnumericalmethodsinsocial,economic,andenvironmentalfields,studentswilldevelopasenseofsocialresponsibilityandhumanisticcare,enablingthemtointegratescienceandtechnologywithsocialethicsintheirfuturecareers,makingdecisionsthatbenefitsociety.2.Studentswillacquireastrongunderstandingoftheprinciplesandapplicationsofnumericalmethodssuchasnumericalintegration,differentiation,solvinglinearsystems,interpolation,andapproximation.Theywillalsogaintheabilitytoindependentlyselectandapplyappropriatenumericalmethodstosolvepracticalproblems.3.Throughprojectdesignandpractice,studentswillenhancetheirabilitytosolvecomplexengineeringandscientificproblemsusingnumericalmethods.Theywillalsodevelopcomputationalthinking,programmingskills,andteamwork,layingasolidfoundationforfuturelearningandresearch.三、課程目標與畢業(yè)要求對應關系本課程的課程目標對信息與計算科學專業(yè)畢業(yè)要求指標點的支撐情況如表1所示：表1課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求1：知識要求具有扎實的數學基礎，掌握信息科學、計算科學和計算機科學的基本理論和基本知識。課程目標2畢業(yè)要求2：能力要求能運用所學數學和計算機知識解決某些科研或生產中的實際問題。課程目標3畢業(yè)要求3：素質要求具有正確的人生觀、價值觀和道德觀，愛國、誠信、友善、守法，具有高度的社會責任感；具有良好的心理素質和積極的人生態(tài)度。課程目標1四、實習要求在數值計算方法課程中，學生需要通過多次計算機實驗和項目實踐來鞏固對數值計算方法的理解與應用。實習要求包括以下幾個方面：1.數值算法的編程實現(xiàn)：學生需獨立編寫代碼實現(xiàn)所學的數值算法，如數值積分、插值、多項式逼近、線性方程組的數值解法等。代碼需確保計算結果的準確性和計算過程的穩(wěn)定性。2.實際問題的數值求解：學生需選擇一個具有實際應用背景的問題，應用所學的數值計算方法進行建模與求解。通過對問題的深入分析，選擇合適的數值方法，并進行計算和結果分析。學生需撰寫詳細的報告，說明問題背景、模型建立過程、算法選擇及求解過程，并分析結果的可靠性和誤差來源。3.實驗報告撰寫：每次實驗結束后，學生需提交實驗報告。報告應包括實驗目的、算法的理論基礎、編程實現(xiàn)過程、實驗數據及結果分析、誤差分析和總結。實驗報告的撰寫應條理清晰，邏輯嚴密，能夠展示學生對數值方法的全面理解和實際應用能力。這些實習要求旨