《Matlab编程技术》课程教学大纲

《Matlab编程技术》教学大纲一、课程基本信息课程名称Matlab编程技术MatlabProgrammingTechnology课程编码SPE126521020开课院部石油工程学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时0适用专业本研一体化班（石油工程类）授课语言中文先修课程数学分析（2-1）、程序设计（C）、数学分析（2-2）、大学计算机、线性代数与解析几何课程简介（限选）本课程为针对本研一体化班（石油工程类）本科生开设的选修课程，它的主要内容包括：MATLAB界面及操作环境、MATLAB数据结构与矩阵基础、函数与编程语句、计算可视化、数据分析、数值计算、符号计算、文件的输入与输出、程序调试、图形用户界面编程、程序编译及发布等。本课程力求深入浅出地讲清楚MATLAB这一科学计算语言的一些主要功能，使学生熟悉MATLAB运行环境和MATLAB语言的主要特点，掌握MATLAB语言的基本语法规则及常见操作命令的使用方法，能够使用MATLAB的工具箱进行数据分析、最优化、偏微分方程求解，能够使用MATLAB编制程序进行工程计算及数据可视化，具备使用MATLAB解决石油天然气工程领域中较为复杂问题的能力。Thiscourseisanelectivecoursefortheintegratedclass(petroleumengineering).Itsmaincontentsinclude:MATLABinterfaceandoperatingenvironment,MATLABdatastructureandmatrixFoundation,functionsandprogrammingstatements,computingvisualization,dataanalysis,numericalcalculation,symboliccalculation,fileinputandoutput,programdebugging,graphicaluserinterfaceprogramming,programcompilationandrelease,etc.ThiscoursetriestoexplainsomemainfunctionsofMATLAB,ascientificcomputinglanguage,inasimpleway,sothatstudentscanbefamiliarwiththeoperatingenvironmentofMATLABandthemainfeaturesofMATLABlanguage,masterthebasicgrammarrulesofMATLABlanguageandtheusagemethodsofcommonoperationcommands,andbeabletouseMATLABtoolboxfordataanalysis,optimizationandpartialdifferentialequationsolving,abletouseMATLABtocompileprogramsforengineeringcalculationanddatavisualization,andhavetheabilitytouseMATLABtosolvemorecomplexproblemsinthefieldofoilandgasengineering.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握MATLAB编程的主要原理和基本操作，能够编写简单的函数或脚本程序解决石油与天然气工程中的一般数学计算、工程绘图等问题. 是2M2目标2：掌握MATLAB一些常用的复杂函数和高级数据结构的使用方法，能够进行较为复杂的工程问题的程序设计、编程实现、计算可视化等操作。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章第1章MATLAB简介及界面环境本章重点难点：MATLAB常用命令的功能及使用方法、通过帮助系统查阅函数的功能、语法及用法。////21.1-1.21.1MATLAB简介；1.2MATLAB的安装与启动MATLAB的发展历程、特点、主要优势、主要功能、主要工具箱等；MATLAB的版本演化、学校正版系统下载、安装、启动、手机访问等。M11讲授1上机31.3-1.51.3MATLAB操作界面；1.4MATLAB的常用命令和快捷键等；1.5MATLAB的帮助和演示系统MATLAB窗口简介、路径设置，工具箱等；常用命令、快捷键、标点的使用；帮助及演示系统。M11讲授1上机4第2章第2章矩阵及其操作矩阵的创建、索引、变换及运算。////52.1-2.22.1数据类型；2.2变量及其操作数值类型、逻辑类型、字符和字符串类型、结构体类型等；变量的命名规则、变量的赋值、MATLAB中的特殊变量、变量的管理（查看/编辑/保存/载入/重命名/删除等）。M11讲授1上机62.32.3矩阵基础矩阵的索引、矩阵的创建、矩阵的合并、矩阵的扩展、删除矩阵的行/列、改变矩阵结构、基于列的操作规则、矩阵的下标引用、逻辑下标、矩阵信息的获取、稀疏矩阵的创建和使用等。M21讲授1上机72.42.4矩阵运算算术运算、点运算、关系运算、逻辑运算、运算优先级。M21讲授2上机82.5-2.82.5矩阵相似变换；2.6矩阵分析；2.7矩阵分解；2.8矩阵常用函数对角阵变换、Jordan变换；向量间的距离、矩阵的秩、矩阵的行列式、矩阵的迹、矩阵的化零矩阵、矩阵的正交空间、矩阵的简化梯形形式、矩阵空间之间的角度；Cholesky分解、LU分解、QR分解、奇异值分解、Schur分解；三角函数、指数和对数函数、复数函数、截断和求余函数、工程中常用的特殊函数。M11讲授1上机9实践实践1应用MATLAB对单一的渗流力学、油藏工程等问题进行编程计算及可视化。M21讲授2上机、作业10第3章第3章MATLAB计算可视化MATLAB绘图函数的使用方法。////113.1-3.23.1MATLAB图形窗口；3.2MATLAB绘图函数图形窗口的创建、菜单栏的功能及使用、工具栏的功能及使用、图形窗口的应用；二维绘图函数、三维绘图函数、图形控制函数。M22讲授2上机123.33.3图形查看函数view的功能及使用、函数ginput的功能及使用。M11讲授1上机133.4-3.63.4图形编辑；3.5图形标注；3.6图形输出与数据导出图形对象句柄函数、图形对象属性获取、图形对象属性设置；标注坐标轴和图形标题、文本标注图形、标注图例；图形输出、图形数据的编辑、删除及导出等。M21讲授1上机14第4章第4章MATLAB编程基础函数的定义方式、程序控制语句的使用。////154.14.1M文件基础函数文件、脚本文件、伪代码文件的分类、创建及使用。M11讲授1上机164.24.2变量和语句变量类型、程序控制结构（包括for/while循环语句、if/switch选择语句、try错误捕捉语句等）。M22讲授1上机174.34.3程序调试直接调试法、工具调试法。M21讲授1上机184.44.4高级数据结构多维数组、单元数组、结构体的数据特点、创建及使用等、程序设计注意事项。M21讲授1上机19第5章第5章MATLAB数值计算自动拟合函数的使用方法、偏微分方程的数值求解方法。////205.15.1多项式运算多项式MATLAB表示法、多项式求值、多项式乘法和除法、多项式的微积分、多项式的根和由根创建多项式、多项式部分分式展开、多项式曲线拟合、多项式曲线拟合工具箱。M12讲授1上机215.25.2插值运算一维插值、二维插值。M21讲授1上机225.35.3数据分析基本数据分析函数、协方差和相关系数矩阵、有限差分和梯度、信号滤波和卷积、傅立叶变换。M21讲授1上机235.45.4功能函数函数的表示、画图函数、函数最小值和零点、数值积分。M21讲授1上机245.55.5微分方程组数值解常微分方程（组）的初值问题、延迟微分方程（组）的问题、常微分方程（组）的边值问题的MATLAB求解。M21讲授1上机25第6章第6章MATLAB符号运算常微分方程的数值求解。////266.1-6.26.1符号计算入门；6.2符号对象的创建和使用求解代数方程、求解微分方程、计算导数、计算定积分；创建符号对象和表达式、符号对象的基本运算。M11讲授1上机276.3-6.46.3任意精度计算；6.4符号表达式的化简和替换digits函数、vpa函数、double函数的功能及使用；符号表达式的化简、符号表达式的替换。M11讲授1上机286.5-6.66.5符号矩阵计算；6.6符号微积分基本代数运算、线性代数运算、特征值分解、约当标准型、奇异值分解；符号表达式的极限、符号表达式的微分、符号表达式的积分、级数求和、泰勒级数。M21讲授1上机296.7-5.96.7符号积分变换；6.8符号方程求解；6.9可视化数学分析界面Fourier变换、Laplace变换、Z变换；代数方程、微分方程的MATLAB求解；符号函数计算器、泰勒级数逼近分析器。M21讲授1上机30第7章第7章MATLAB其它常用功能及操作图形用户控件的属性控制及调用。////317.17.1文件的读写操作Txt、excel、word等常见的几种文件类型文件的打开与关闭、文件的读写操作、数据文件定位。M21讲授1上机327.27.2图形用户界面设计图形用户界面设计工具简介，菜单、工具条、控件的使用等。M22讲授2上机337.37.3编译与接口与Word/Excel的混合使用、MATLAB编译器、应用程序接口。M21讲授1上机34实践实践2使用MATLAB编制具有图形用户界面的程序，解决石油天然气工程中的较为复杂问题。M22讲授2上机、作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1．平均每二周发布一次，针对特定的工程问题进行编程，提交程序源代码或运行报告。2．成绩采用百分制，根据编程完成情况（包括程序的正确性、稳定性、逻辑性等）评分。3．考核学生对知识的综合应用能力。40%2结课报告1．提交研究报告。2．根据自己的专业方向或兴趣爱好，查阅文献自主选题，使用MATLAB进行编程计算、可视化等，根据运行结果撰写研究报告，并一起提交程序源代码。50%3考勤及课堂表现随机点名、刷卡点名等，随机检查学生上课精神状态、回答问题情况。10%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业50%A-按时提交，程序完整，运行通畅，逻辑性强、稳定性好，运行结果（图件等）美观。B-按时提交，程序完整，运行通畅，但存在少量的错误或程序逻辑性、稳定性等稍差。C-延迟提交作业，程序基本完整，能够实现题目设定的主要任务，但部分功能不完善。D-未交作业，或程序不完整，无法完全实现题目设定的大部分任务。2M1考勤及课堂表现10%A-无缺勤，回答问题踊跃、准确。B-缺勤2次以内，回答问题踊跃、正确。C-缺勤3次以上，回答问题较少。D-缺勤3次以上，不回答问题。3M1结课报告40%（见试卷评分标准）4M2平时作业40%A-按时提交，程序完整，运行通畅，逻辑性强、稳定性好，运行结果（图件等）美观。B-按