matlab教案(2007全)

济南大学教案2007-2008学年第1学期学 院 机械工程学院教 研 室 机械电子工程课程名称 专业英语课程编号 课程类型 任选课授课班级 任课教师 苏东宁济南大学教务处制 专 业 英 语 课程类型：任选课 课程代码： 总计学时：24学时 课堂教学：24学时 授课方式：多媒体教学 适用专业：机械工程及自动化 机械设计制造及其自动化 工业工程 使用教材：大学英语阅读教程 主编：马玉真 李国平 济南大学 授课序号：1本课内容：序言 第一章 基础准备及入门 1.1 MATLAB的安装 1.2 操作桌面授课时间：90分钟一、教学目的与意义本节课程首先分析计算机算法语言的几大工具，并在分析比较的基础上阐述MATLAB软件的强大功能，以及学习该课程的重要性。并从安装该软件开始，了解该软件的基本功能及操作界面。本课是课程的基础。二、教学重点序论：分析四大数学计算工具的特点，论证MATLAB软件的强大功能第一章：安装MATLAB软件，熟悉安装过程，以及基本的软件界面；三、 教学难点MATLAB软件的特点，与其他工具的优势；MATLAB软件的安装要求，需要的软硬件条件；MATLAB软件的安装过程，需要安装的内容，建议都选取最大。四、讲授内容介绍目前在科技和工程界上比较流行和著名的四个数学软件， Maple、MATLAB、MathCAD和Mathematica，介绍他们不同的特色； 数学软件四大家之适用范围；MATLAB应用概况，软件的组成，语言特点，运行环境；MATLAB的安装和内容选择；操作桌面简介；五、讲授方法要点1如何选用数学软件? 一般按照以下情况分别选用。1)如果仅仅是要求一般的计算或者是普通用户日常使用：首选的是MathCAD，它在高等数学方面所具有的能力，足够一般客户的要求，而且它的输入界面也特别友好。2)如果要求计算精度、符号计算和编程方面使用：最好同时使用Maple和Mathematica，3）如果要求进行矩阵方面或图形方面的处理：则选择MATLAB，它的矩阵计算和图形处理方面则是它的强项，同时利用MATLAB的NoteBook功能，结合Word的编辑功能，可以很方便地处理科技文章。2MATLAB的正确安装方法和MATLAB 环境的启动。因为指令窗是MATLAB最重要的操作界面，所以本章用第 1.3、1.4 两节以最简单通俗的叙述、算例讲述指令窗的基本操作方法和规则。这部分内容几乎对MATLAB各种版本都适用。六、时间安排全部用时90分钟，分配如下：1MATLAB软件与其他三种软件工具的对比分析：45分钟2MATLAB软件安装的软硬件要求及安装演示：30分钟3MATLAB软件的操作界面介绍：15分钟授课序号：2本课内容： 第一章 基础准备及入门1.3 Command Window运行入门 1.4 Command Window操作要旨 1.5 Command History 和实录指令Diary授课时间：90分钟一、教学目的与意义 本章有两个目的：一是讲述MATLAB正常运行所必须具备的基础条件；二是简明系统地介绍高度集成的Desktop操作桌面的功能和使用方法。MATLAB6.x向用户提供前所未有的、成系列的交互式工作界面，将使新老用户能事半功倍地利用MATLAB去完成各种学习和研究。二、教学重点掌握MATLAB的运行环境，指令窗口的操作要点，已用指令历史窗口的使用方法，及操作日志的功能； 三、 教学难点将指令逐条演示时，学生不能看到键盘的实际操作，在理解上会有问题，需要授课教师能尽可能详细的解释当前的操作 。四、讲授内容Command Window运行入门：最简单的计算器使用法；数值、变量和表达式；计算结果的图形表示；Command Window操作要旨：指令窗显示方式的操作；数值计算结果的显示格式；指令窗的常用控制指令；指令窗中指令行的编辑；Command History和实录指令：Command History历史指令窗简介；历史指令行的再运行；指令窗实录指令diary；五、讲授方法要点1数值的记述习惯采用十进制，IEEE浮点算法的计算机上,数值的精度是eps,即大约保持有效数字16位.数值范围大致为10e-308 10e308；2变量命名规则： 1）大小写敏感；2）第一个字符必须是英文，最多31个字符(英文，数字和下连符)；3）不得包含标点、空格，但可以包含下连符；3运算符和表达式：所有运算定义在复数域上；方根的运算只返还处于第一象限的解；左除，右除的区别。六、时间安排全部用时90分钟，分配如下：1Command Window运行入门及演示：30分钟2Command Window操作要旨及演示：30分钟3Command History和实录指令diary及演示：30分钟授课序号：3本课内容： 第一章 基础准备及入门1.6 Current Directory 和文件管理1.7 Workspace Browser 和 Array Editor 1.8 Launch Pad 交互界面分类目录窗 1.9 Editor/Debugger 和脚本编写初步 1.10 帮助界面授课时间：90分钟一、教学目的与意义本章有两个目的：一是讲述MATLAB正常运行所必须具备的基础条件；二是简明系统地介绍高度集成的Desktop操作桌面的功能和使用方法。MATLAB6.x 不同于其前版本的最突出之处是：向用户提供前所未有的、成系列的交互式工作界面。了解、熟悉和掌握这些交互界面的基本功能和操作方法，将使新老用户能事半功倍地利用MATLAB去完成各种学习和研究。二、教学重点熟悉软件功能文档的目录及文档的管理，工作空间浏览器，向量编辑器，交互界面分类目录窗，脚本编辑器和帮助界面等子窗体的功能和使用方法。三、 教学难点将指令逐条演示时，学生不能看到键盘的实际操作，在理解上会有问题，需要授课教师能尽可能详细的解释当前的操作 。四、讲授内容Current Directory、路径设置器和文件管理：当前目录浏览器简介；MATLAB的搜索路径；MATLAB搜索路径的扩展和修改；Workspace Browser和Array Editor：工作空间浏览器简介；现场菜单用于内存变量的查阅和删除；Array Editor数组编辑器和大数组的输入；数据文件的存取；Launch Pad交互界面分类目录窗；Editor/Debugger和脚本编写初步；帮助系统：帮助方式概述：“纯文本”帮助；“导航/浏览器交互界面”帮助；PDF帮助，其他帮助；Help Navigator/Browser帮助导航/浏览器简介；Index帮助索引窗；Search搜索窗。五、讲授方法要点1在启动matlab后，建立个人的目录，并把该目录设为当前目录；方法：1）、运用交互界面设置； 2）、已知用户目录，用cd c:mydir 设置。注意：一旦matlab重启，需要重新设置当前目录。2对于输入较大规模的数组，建议采用数组编辑器进行；3利用save，load指令实现存取数据文件；4Launch Pad交互界面分类目录窗可通过【view：five panel】获得；5M脚本文件是指：该文件中的指令形式和前后位置，与解决同一问题时在指令窗中输入的那组指令没有任何区别；1）Matlab在运行该脚本时，只是简单地从文件中读取一条条指令，然后送到matlab中执行；2）与在指令窗中直接运行指令一样，脚本文件运行产生的变量都是驻留在matlab基本工作空间中；3）文件扩展名是“.m”6、在使用帮助系统时，注意index和search使用上的区别。六、时间安排全部用时90分钟，分配如下：1Current Directory、路径设置器和文件管理及演示：25分钟2Workspace Browser和Array Editor及演示：25分钟3Launch Pad交互界面分类目录窗及演示：10分钟4Editor/Debugger和脚本编写初步及演示：15分钟5帮助系统及演示：15分钟授课序号：4本课内容： 第二章 数值数组及其运算 2.2 一维数组的创建和寻访2.3二维数组的创建 2.4 二维数组元素的标识2.5 二维数组的子数组寻访和赋值 2.6 执行数组运算的常用函数授课时间：90分钟一、教学目的与意义熟练掌握一维、二维数值数组的生成和操作。这是MATLAB最常用、最基本、又最传统的数据类型。最具魅力的数组运算。本章所涉内容和方法，不仅使用于数值数组，而且也将部分地延伸使用于在其他数据结构中。二、教学重点掌握一、二维数值数组的创建、寻访；二维数组元素的标识；实现数组运算的基本函数。三、 教学难点将指令逐条演示时，学生不能看到键盘的实际操作，在理解上会有问题，需要授课教师能尽可能详细的解释当前的操作 。四、讲授内容1数组的运算：被运算数组中的每一个元素平等地实施同样地操作；2一维数组的创建和寻访：一维数组的创建；一维数组的子数组寻访和赋值；3二维数组的创建直接输入法；利用M文件创建和保存数组；4二维数组元素的标识：“全下标”标识；“单下标”标识；“逻辑1”标识；5二维数组的子数组寻访和赋值。非常重要，着重讲解每条指令。6执行数组运算的常用函数：函数数组运算规则的定义；执行数组运算的常用函数；五、讲授方法要点1精心设计数组和数组运算地目的：使计算程序简单，易读；提高程序的向量化程度，提高计算效率，节省计算机的开销。(与普通程序编制相比)2一维数组的创建的方法：逐个元素输入；冒号生成；定数线性采样法；3二维数组由实数或复数排列成矩形而构成。从数据结构上看，矩阵和二维数组没有区别。当二维数组带有线性变换含义时，该二维数组就是矩阵4二维数组输入时，需要注意：数组以 为首尾，数组的行之间必须用分号或回车隔离，元素间必须用逗号或空格分隔；当分号作为指令后的结束符号时，不在屏幕上显示执行结果；对比“，”和“；”的不同；5二维数组元素的标识的两种方法的转换关系：以(mn)的二维数组A为例，全下标：A（r，c）； 对应的单下标：l=(c-1)m+r）；6二维数组的子数组寻访和赋值（对表2。51中的指令逐条演示）；7执行数组运算的常用函数中，“ to”经常写为“2”。六、时间安排全部用时90分钟，分配如下：1数组的运算：10分钟2一维数组的创建和寻访及演示：15分钟3二维数组的创建及演示：15分钟4二维数组元素的标识：20分钟5二维数组的子数组寻访和赋值及演示：20分钟6执行数组运算的常用函数及演示：10分钟授课序号：5本课内容：第二章 数值数组及其运算2.7 数组运算和矩阵运算 2.8 标准数组生成函数和数组操作函数 2.9 数组构作技法综合2.12 关系操作和逻辑操作授课时间：90分钟一、教学目的与意义熟练掌握一维、二维数值数组的生成和操作。这是MATLAB最常用、最基本、又最传统的数据类型。最具魅力的数组运算。二、教学重点掌握数组运算和矩阵运算；标准数组生成函数和数组操作函数；熟悉数组构造技法；掌握关系操作和逻辑操作。三、 教学难点将指令逐条演示时，学生不能看到键盘的实际操作，在理解上会有问题，需要授课教师能尽可能详细的解释当前的操作。四、讲授内容数组运算和矩阵运算（数组运算和矩阵运算指令对照汇总）；标准数组生成函数和数组操作函数；数组构作技法综合：为了生成比较复杂的数组，也为了对已生成的数组进行修改、扩展，Matlab提供了诸如反转、插入、提取、收缩、重组等操作。关系操作和逻辑操作：关系操作；逻辑操作；关系、逻辑函数。五、讲授方法要点1对比分析数组运算和矩阵运算的区别（以转置为例）；2标准数组生成函数中magic函数的举例；3运用数组操作函数进行数组转置、对称交换和旋转操作后果的对照比较；4为了生成比较复杂的数组，也为了对已生成的数组进行修改、扩展， Matlab提供了诸如反转、插入、提取、收缩、重组等操作；5关系操作和逻辑操作中，进行了如下约定：在所有关系表达式和逻辑表达式中，作为输入的任何非0数都被看作是“逻辑真”，只有0才能被认为是“逻辑假”；所有关系表达式和逻辑表达式的计算结果，是由0和1组成的“逻辑数组”。在此数组中的1表示“真”，0表示“假”；逻辑数组是一种特殊的数值数组。六、时间安排全部用时90分钟，分配如下：1数组运算和矩阵运算及演示：25分钟2标准数组生成函数和数组操作函数及演示：25分钟3数组构作技法综合：20分钟4关系操作和逻辑操作及演示：20分钟授课序号：6本课内容：第三章 字符串数组、元胞数组和架构数组3.1 字符串数组 第四章 数值计算 4.3 多项式和卷积授课时间：90分钟一、教学目的与意义 字符串数组是MATLAB中另一种很重要的数据类型，其重要性虽不能与数值数组相提并论，但在MATLAB中亦不可或缺，它的作用主要是在数据可视化、图形用户界面的制作上体现出来，没有它，这些操作将遇到困难。二、教学重点第三章：字符串的创建、属性和标示；复杂串数组的创建；第四章：多项式运算函数； 拟合和插值；三、 教学难点在串数组的标识中，对字符串ASCII码数组的操作；利用串操作函数创建多行串数组；多项式运算函数的应用。四、讲授内容3.1 字符串数组 串数组的属性和标识； 复杂串数组的创建； （1）多行串数组的直接创建； （2）利用串操作函数创建多行串数组； （3）转换函数产生数码字符串； （4）串转换函数。4.3 多项式运算函数； 拟合和插值。五、讲授方法要点 1首先明确串数组是不同于数值数组的另一类重要的数据类型，它的作用主要表现在数据可视化、图形用户界面的制作，即对图形加以说明及标识上，在它的帮助下，图形才更清晰易读。另外，串数组在MATLAB的宏指令的构作上也有其独特的作用。 2在具体介绍串数组时注意以下几个问题： 字符变量放在“单引号对中”，且在英文状态下输入； 字符的存放字节：2； 几个指令：abs，double，char； 不同方法产生复杂串数组时的不同要求及特点； 串操作函数：char，str2mat， strvcat，strcat的含义； 数值/字符串转换函数：int2str, mun2str, mat2str（常与eval配用）的用。 3多项式的运算函数的讲解中，注意每个字符所代表的含义；注意指令的使用是按数值运算规律进行还是按矩阵运算规律进行。六、时间安排全部用时90分钟，分配如下：1字符串入门、属性及标示：20分钟2复杂字符串创建，包括串操作函数、数值/字符串转换函数：30分钟3多项式运算函数：25分钟4拟合和插值：12分钟5第三章、第四章小结：3分钟授课序号：7本课内容：第六章 数据和函数的可视化 6.1 引导 6.2 二维曲线绘图的基本操作授课时间：90分钟一、教学目的与意义数据的可视化的目的在于：通过图形，从一堆杂乱的离散数据中观察数据间的内在关系，感受由图形所传递的内在本质。通过本章的学习，要求学生掌握：曲线、曲面绘制的基本技法和指令；使用线型、色彩、数据点标记表现不同数据的特征；利用着色、灯管照明、烘托表现高维函数的性状；生成和运用标识对图形进行注释。本节重点在第一项。二、教学重点离散数据、离散函数、连续函数可视化的方法及一般步骤；Plot指令的基本调用格式；三、 教学难点 Plot指令的基本调用格式，尤其是plot(X,Y,s)指令。四、讲授内容6.1离散数据和离散函数的可视化；连续函数的可视化；可视化的一般步骤。6.2二维曲线绘图的基本操作： Plot的基本调用格式；五、讲授方法要点 1以例题介绍离散数据、离散函数及连续函数可视化的方法，总结出可视化的一般步骤； 2重点讲解plot指令的各种调用格式，每个格式均以例题说明，让学生理解其真正含义，尤其是指令plot(X,Y,s)的调用，不同的变量X，Y，其调用的结果很是不同，须例题仔细讲解，使学生充分体验；plot(X,Y,s)中X，Y的取值情况有：X，Y是同维向量；X是向量，Y是有一维与X等维的矩阵；Y是矩阵，X是与Y的一维等维的向量。六、时间安排全部用时90分钟，分配如下：1离散数据、离散函数及连续函数的可视化，可视化的一般步骤：20分钟2Plot指令的基本调用格式：35分钟3相关例题演示：35分钟授课序号：8本课内容：第六章 数据和函数的可视化 6.2.2 曲线的色彩、线型和数据点形 6.2.3 坐标、刻度和分格线控制 6.2.4 图形标识 6.2.5 多次叠绘、双纵坐标和多子图授课时间：90分钟一、教学目的与意义 本节内容主要是对图形加以渲染及说明，使图形更加明晰易读，更具人性化。本节完成后，学生应学会采用各种手段，例如色彩、线型、坐标、分格线控制，双坐标等，丰富图形的说明与渲染。二、教学重点Plot指令完成线型、色彩的设定；坐标绘制、分格线的各个指令：axis off, axis on