Mathematica应用技术-实验教学大纲

《Mathematica应用技术》课程实验教学大纲课程名称：Mathematicay应用技术英文名称：MathematicaApplicationTechnology课程代码：1005404882实验课性质：选修课程负责人：张勇大纲主撰人：张勇大纲审核人：李刚一、学时、学分课程总学时：48实验学时：16课程总学分：2实验学分：0.5二、适用专业及年级软件工程专业二年级、三年级；物联网工程专业二年级和三年级三、实验教学目的与基本要求通过系统地基础性实验，力争达到以下四个目的：（1）加深学生对课堂讲授理论知识的理解，通过实验牢固掌握Wolfram语言的原子数据类型和语法结构，在遇到实际问题时可以灵活运用Wolfram语言建立和求解数学模型。（2）通过基础性实验，规范学生的Wolfram语言程序格式，提高学生的Wolfram语言综合运用能力，掌握Wolfram语言的编程技巧。（3）通过基础性实验，掌握编写中小规模的Wolfram语言程序的方法，掌握Wolfram语言的调试技巧和拓展技术，丰富解决实际问题的能力。（4）通过基础性实验，培养学生将实际问题转化为数学模型并求解的能力，激发学生学习Wolfram语言的乐趣，实现学以致用的最终目的。对学生上机实验有以下两点要求：（1）在实验课前，需要学生充分地复习教材理论知识，并查阅与实验相关的理论知识。对实验的具体要求作认真详细的分析，以便提高实验效率，节省实验时间。（2）按照实验要求完成实验后，需要学生总结实验过程，描述实验技巧和方法，突出个人的创新点。还应结合实际问题，思考实验方法的现实意义。四、主要仪器设备及消耗品硬件最低要求：Win10系统以上计算机，CPUIntel酷睿i3或ARMR7以上，内存16GB以上，硬盘500GB以上。每个学生每次上机实验使用同一台计算机。软件：Word、Mathematica。五、实验课程内容和学时分配序号实验项目名称实验学分实验时数每组人数实验类型实验要求实验类别内容提要１Wolfram字符串操作0.131基础必做专业1.给定一个字符串列表，将其合并为一个字符串；2.给定一个字符串，将其以空格或逗号为分隔符分隔为各个单词的列表；3.给定一个字符串，例如“abcdefghijk”，找到字符“f”的位置。２Wolfram中英文字符或单词统计0.131基础必做专业1.给定一个字符串列表，统计其中某个单词出现的频率；2.使用WordList函数，统计英文单词的首字母出现的频率；3.给定一个字符串，统计其中的中文字符数、英文字符串和数字个数。３Wolfram绘制Lorenz动态演化曲线0.131基础必做专业1.已知Lorenz方程如下式所示：&x其中，σ=10，r=28,b=8/3。将上式用差分方程表示，时间步长取为0.002。2.使用Animate函数或Manipulate函数实现Lorenz方程的相图演变动画。４Wolfram求解定积分0.131基础必做专业1.求解函数Sin(x2)在区间[0,3]上的定积分；2.设fx=x2+x+1５SM4加密与解密图像0.141基础必做专业1.编写Module模块程序实现SM4加密和解密算法；2.编写Module模块程序实现CBC模式下的SM4加密与解密处理；3.使用密钥k1=“C1E7DA73EFA036FD7343CE282145A61A”，k2=“C1E7DA73EFA036FD7343CE282145A61B”加密Pepper和Lena图像并解密。实验一Wolfram字符串操作实验目的：（1）熟悉Mathematica软件工作环境；（2）掌握Wolfram语言的常用字符串操作函数；（3）学会基于Wolfram语言进行字符串的合并与拆分操作；（4）熟悉Wolfram语言的字符串匹配操作函数；（5）编制字符串合并、拆分与匹配操作程序，并上机运行实现所设定的功能。实验内容与要求：（1）给定一个字符串列表，将其合并为一个字符串；（2）给定一个字符串，将其以空格或逗号为分隔符分隔为各个单词的列表；（3）给定一个字符串，例如“abcdefghijk”，找到字符“f”的位置。实验二Wolfram中英文字符或单词统计实验目的： （1）掌握Wolfram语言中列表的构造方法；（2）熟练掌握列表元素操作函数及其用法；（3）掌握特殊列表的创建方法；（4）编写具有字符串统计功能的处理程序。实验内容与要求：（1）给定一个字符串列表，统计其中某个单词出现的频率；（2）使用WordList函数，统计英文单词的首字母出现的频率；（3）给定一个字符串，统计其中的中文字符数、英文字符串和数字个数。实验三Wolfram绘制Lorenz动态演化曲线实验目的：（1）熟练掌握常用的二维和三维绘图函数；（2）熟练应用选项技术调整绘图函数的显示；（3）掌握多个图形迭加显示的方法；（4）编写实现图形动态显示的程序。实验内容与要求：（1）已知Lorenz方程如下式所示：&x其中，σ=10，r=28,b=8/3。将上式用差分方程表示，时间步长取为0.002。（2）使用Animate函数或Manipulate函数实现Lorenz方程的相图演变动画。实验四Wolfram求解定积分实验目的：（1）掌握Wolfram语言计算不定积分与定积分的方法；（2）掌握Wolfarm语言计算导数和方向导数的方法；（3）掌握常用的Wolfram微积分函数；（4）能综合运用Wolfram微积分函数求解给定的数学问题。实验内容与要求：（1）求解函数Sin(x2)在区间[0,3]上的定积分；（2）设fx=x2+x+1实验五SM4加密与解密图像实验目的：（1）熟练掌握Module模块程序设计方法；（2）掌握Compile模块编译技巧和程序设计方法；（3）熟练掌握SM4加密实现原理与算法；（4）学会应用SM4对数据进行加密与解密。实验内容与要求：（1）编写Module模块程序实现SM4加密和解密算法；（2）编写Module模块程序实现CBC模式下的SM4加密与解密处理；（3）使用密钥k1=“C1E7DA73EFA036FD7343CE282145A61A”，k2=“C1E7DA73EFA036FD7343CE282145A61B”加密以下图像并解密。图1.Lena图像图2.Pepper图像六、考核方式根据学生的实验预习、实验纪律、实验动手能力及实验报告结果进行综合评定。对缺实验成绩者，本课程不予通过。七、大纲使用说明本大纲所所规划的实验均为基础性或操作性实验，但具有一定的难度，同时是