《MATLAB应用》课程教学大纲(本科)

MATLAB应用（ProgrammingandApplicationofMATLAB）课程代码：03410038学分：2学时：32（其中：课堂教学学时：24实验学时：8上机学时：0）先修课程：C语言程序设计、高等数学、线性代数、电路适用专业：测控技术与仪器、机械类专业、信息类专业教材：MATLAB实用教程（第3版），郑阿奇、曹弋编著，电子工业出版社一、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）《MATLAB应用》是测控技术与仪器及相关专业教学计划中的一门专业选修课。MATLAB是美国MATHWORKS推出的、目前国际上最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件，它广泛应用于数值分析、数值和符号计算、工程与科学绘图、控制系统的设计与仿真、数字信号处理、数字图像图像处理、通讯系统设计与仿真、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语音处理和雷达工程等各行各业，是高校和研究部门进行许多科学研究的重要工具。学习本课程的目的与任务在于掌握MATLAB的基本使用方法，包括语法规则、基本命令和函数以及MATLAB的程序设计方法，并能应用MATLAB进行数值和符号计算、工程与科学绘图等，同时能熟练应用部分工具箱解决具体的、与本专业相关的专业问题，此外还能应用Simulink对系统进行建模与仿真分析。MATLAB软件是后续部分专业课学习的重要辅助工具，因此本课程是后续部分专业课程学习的重要基础，而且为以后的工程设计和科学研究提供了一个强有力的科学支撑。本课程的学习为后续多门课程使用该软件和学生的进一步理论研究以及实际应用打下一个良好基础。（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。应包括知识目标和能力目标。）1.能够应用MATLAB软件或其部分工具箱解决复杂工程中的现代科学与工程计算、工程与科学绘图、以及系统建模与仿真等问题。2.培养学生应用现代工程工具软件分析和解决测控系统与仪器或其它复杂工程中的系统建模与仿真分析的能力。二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章MATLAB概述及基础知识（一）课程内容（1）本课程的性质、研究对象与方法、目的与任务；（2）MATLAB产生与发展史，MATLAB功能和特点；（3）MATLAB安装及其开发环境，（4）MATLAB的典型应用实例演示；（5）MATLAB中的一些基本命令和常用函数。（二）教学要求（1）了解本门课程的性质、研究对象与方法以及目的与任务；（2）了解MATLAB产生与发展史、功能和特点，了解软件的安装；（3）熟悉开发环境，特别是一些操作界面窗口；了解MATLAB的典型应用；（4）掌握MATLAB中的一些基本命令和常用函数；（5）具有使用MATLAB的帮助系统的能力。（三）重点与难点（1）重点是熟悉开发环境，掌握MATLAB中的一些基本命令和常用函数；（2）难点是MATLAB的帮助系统的使用。第二章MATLAB数值计算（一）课程内容（1）常量和变量；（2）数组和矩阵，数组元素的操作，矩阵元素的操作；（3）数组和矩阵运算；（4）多项式创建、多项式运算，多项式求值、求根和部分分式展开；（5）多项式的乘除法和微积分；（6）多项式拟合和插值。（二）教学要求（1）了解常数和变量的概念；了解变量的命名规则和一些特殊变量；（2）掌握MATLAB中数组和矩阵的表示；掌握数组元素、矩阵元素的操作；掌握数组和矩阵运算；掌握多项式创建、多项式运算，多项式求值、求根和部分分式展开；掌握多项式的乘除法和微积分；掌握多项式拟合和插值；（3）具有基本的基于数组和矩阵的计算能力；（4）具有多项式求根、拟合和插值等计算能力。（三）重点与难点（1）重点是数组和矩阵的基本运算，多项式拟合和插值；（2）难点是数组和矩阵的基本运算，多项式拟合和插值。第三章MATLAB符号计算（一）课程内容（1）符号表达式的建立、代数运算，符号表达式的操作与转换；（2）符号极限、微积分和级数求和；（3）符号积分变换；（4）符号方程的求解。（二）教学要求（1）掌握符号表达式的建立、代数运算，符号表达式的操作与转换；（2）掌握符号极限、微积分和级数求和；掌握符号积分变换；掌握符号方程的求解；（3）具有应用符号计算求解极限、微积分、积分变换和符号方程的能力。（三）重点与难点（1）重点是应用符号计算求解极限、微积分、积分变换和符号方程；（2）难点是符号表达式的操作与转换。第四章MATLAB绘图与程序设计（一）课程内容（1）MATLAB二维曲线的绘制；（2）MATLAB三维图形的绘制；（3）MATLAB的特殊图形的绘制；（4）符号函数的可视化；（5）句柄图形和用户图形界面设计；（6）MATLAB程序设计。（二）教学要求（1）掌握MATLAB二维曲线、三维图形的绘制；掌握符号函数的绘图命令；（2）了解MATLAB的特殊图形的绘制；了解句柄图形和用户图形界面设计；（3）掌握MATLAB程序设计；（4）具有应用MATLAB进行二维曲线、三维图形绘制的能力；（5）具有MATLAB程序设计的能力。（三）重点与难点（1）重点是MATLAB绘图和程序设计；（2）难点是符号函数的绘图，句柄图形。第五章Simulink建模与仿真（一）课程内容（1）Simulink工具箱简介；（2）Simulink模块库和常用基本模块；（3）模块操作、模型创建、仿真参数的设置，子系统与封装；（4）基于Simulink的系统仿真与分析的基本步骤；（5）Simulink建模与仿真应用实例。（二）教学要求（1）了解Simulink工具箱及建模环境；了解Simulink模块库和常用基本模块；（2）掌握Simulink模块操作、模型创建、仿真参数的设置；掌握子系统与封装；掌握基于Simulink的系统建模与仿真的基本步骤；（3）具有应用Simulink进行系统建模与仿真的能力。（三）重点与难点（1）重点是Simulink模块操作、模型创建、仿真参数的设置；基于Simulink的系统建模与仿真的基本步骤；（2）难点是模型创建和仿真参数的设置。第六章MATLAB在电路、信号与系统中的应用（一）课程内容（1）MATLAB在电路中的应用；（2）MATLAB在信号与系统中的应用；（3）MATLAB在测控技术与仪器专业的其它专业课中的应用简介。（二）教学要求（1）掌握MATLAB在电路、信号与系统中的应用，特别是应用不同方法解决电路、信号与系统中的问题；（2）了解MATLAB在测控技术与仪器专业的其它专业课中的应用；（3）具有MATLAB解决电路、信号与系统中的应用的能力。（三）重点与难点（1）重点是应用不同方法解决电路、信号与系统中的问题；（2）难点是应用不同方法解决电路、信号与系统中的问题。三、本课程开设的实验项目（如课程不含实验，该项可不填）编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1MATLAB数值计算2设计性必做目标12MATLAB符号计算2设计性必做目标13MATLAB程序设计与绘图2设计性必做目标14Simulink建模仿真与应用2综合性必做目标1、2注：1.“类型”填验证性、综合性、设计性等；2.“要求”填必做、选做。实验1：MATLAB数值计算掌握MATLAB的数值计算，包括：数组和矩阵，数组元素的操作，矩阵元素的操作；数组和矩阵运算；多项式创建、多项式运算，多项式求值、求根和部分分式展开；多项式的乘除法和微积分；多项式拟合和插值。实验2：MATLAB符号计算掌握MATLAB的符号计算，包括：符号表达式的建立、代数运算，符号表达式的操作与转换；符号极限、微积分和级数求和；符号积分变换；符号方程的求解。实验3：MATLAB程序设计与绘图掌握MATLAB的工程与科学绘图以及程序设计，包括：MATLAB二维曲线的绘制；MATLAB三维图形的绘制；MATLAB的特殊图形的绘制；符号函数的可视化；MATLAB程序设计：实验4：Simulink建模仿真与应用能够应用Simulink对系统进行建模与仿真分析，包括：Simulink模块库中的常用基本模块的操作与模型创建、以及仿真参数的设置；基于Simulink的系统建模仿真与分析的基本方法和步骤。四、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂教学实验上机课程实践小计第一章22讲授法目标1第二章527讲授法目标1第三章426讲授法目标1第四章526讲授法目标1第五章527讲授法目标1、2第六章32讲授法目标1、2合计24832注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格；2.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教学方法）等。五、课程考核考核形式考核要求考核权重支持的课程目标大作业与报告大作业完成情况、答辩表现60%目标1、2课程实验实验过程的表现、实验报告质量30%目标1、2课堂表现平时考勤、课堂提问10%目标1、2注：1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。2.考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小论文、项目设计和作品等。3.考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、项目设计要求等。4.考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1.MATLAB实用教程（第3版），郑阿奇、曹弋编著，电子工业出版社，2012年1月。2.MATLAB及在电子信息课程中的应用(第3版)，陈怀琛编著，电子工业出版社，2006年3月。3.MATLAB编程与工程应用（第二版），StormyAttaway（斯托米·阿塔韦）编著，电子工业出版社，2013年3月。4.MATLAB教程R2012a，张志涌、杨祖樱编著，北京航空航天大学出版社，2010年8月。5.MATLAB及在电子信息类课程中的应用（第2版），唐向宏编著，电子工业出版社，2009年6月。七、大纲说明（内容可包括课程基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）1.采用多媒体教学；2.本课程的实验要求见《MATLAB应用》课程实验教学大纲；3.每章节结束后布置5~6道上机作业题，须课后独立完成并采用答辩的形式进行考核。可另行布置一些思考题供学生理解教学内容，同时推荐一些