《MATLAB与工程计算》课程教学大纲

《MATLAB与工程计算》课程教学大纲课程名称：MATLAB与工程计算MATLABandCalculationforEngineers课程编号：021070030课程性质：□必修选修课程类别：□通识课程专业课程£实践教学适用专业：交通工程课程学时：总学时：24，其中理论学时：12，实验学时：12课程学分：1.5分应开课学期：第四学期先修课程：《高等数学》、《线性代数》等任课学院、系部：能源科学与工程学院交通工程（系）教研室一、课程简介本课程为交通工程专业学生开设的专业选修课程，其任务是使学生熟练掌握MATLAB软件的使用，能够进行工程数值计算。本课程内容可提高学生分析问题和解决问题的综合能力，MATLAB分析可应用于道路施工设计和交通运输优化等工程实践方面。二、课程教学的目标及与毕业要求的关系（一）课程目标课程总目标：使学生能够熟练掌握MATLAB软件的基本功能，提高学生分析问题、解决问题的能力。课程目标1：使学生掌握MATLAB软件的基本理论和使用方法，能够进行数值运算、数据处理等操作；课程目标2：培养学生的逻辑和判断能力，掌握MATLAB程序设计结构，提出算法进行程序语言设计解决交通工程中的问题。（二）课程目标与毕业要求的对应关系本课程目标支持的主要毕业要求如下表：课程目标毕业要求1．使学生掌握MATLAB软件的基本理论和使用方法，能够进行数值运算、数据处理等操作；毕业要求2：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决交通系统复杂工程技术问题。2．培养学生的逻辑和判断能力，掌握MATLAB程序设计结构，提出算法进行程序语言设计解决交通工程中的问题。毕业要求6：能够有效地运用计算机技术、信息资源及现代工程工具，能够利用交通专业软件对交通现象进行预测与模拟，并能够综合运用于解决交通工程实际问题。三、课程教学的基本内容及教学安排（一）课程教学的内容及学时安排知识单元知识点学时数课程目标线下授课线上授课实验/实践1.MATLAB系统环境知识点1.1：MATLAB概貌；知识点1.2：MATLAB系统环境的准备；知识点1.3：MATLAB操作界面；知识点1.4：MATLAB基本操作22课程目标12.MATLAB数据及其运算知识点2.1：MATLAB数值数据；知识点2.2：MATLAB矩阵的表示；知识点2.3：变量及其操作；知识点2.4：MATLAB常用内部函数；知识点2.5：MATLAB运算；知识点2.6：字符串42课程目标13.MATLAB矩阵处理知识点3.1：特殊矩阵；知识点3.2：矩阵变换；知识点3.3：矩阵求值；知识点3.4：矩阵的特征值与特征向量22课程目标24.MATLAB程序流程控制知识点4.1：M文件；知识点4.2：程序控制结构；知识点4.3：函数文件24课程目标25.MATLAB数据分析与多项式计算知识点6.1：数据统计分析；知识点6.2：多项式计算22课程目标2合计1212（二）课堂实验/实践教学内容及要求序号项目名称内容、要求学时实验/实践类别实验/实践类型每组人数必做/选做课程目标1MATLAB系统环境与运算基础1．练习MATLAB软件启动方式、退出方式；2．熟悉MATLAB软件的操作界面组成；3．练习MATLAB设置搜索路径的方式；4．练习命令行、续行符号、注释符号的使用；5．练习MATLAB软件帮助系统的使用。1．练习定义不同数据类型的数据；2．练习科学记数法的表示方式；3．练习矩阵的建立方式；4．练习冒号表达式；5．练习矩阵元素的引用；6．练习变量和赋值语句；7．练习常用数学函数；8．练习算术运算、关系运算、逻辑运算；9．练习字符串输入。4上机操作型1必做课程目标12MATLAB矩阵处理1．练习通用的特殊矩阵；2．练习专门学科的特殊矩阵；3．练习对角阵与三角阵；4．练习矩阵的转置与旋转；5．练习矩阵的逆；6．练习矩阵求值；7．练习矩阵的特征值与特征向量。2上机操作型1必做课程目标23MATLAB程序流程控制1．练习M文件的建立与打开；2．练习数据的输入与输出；3．练习if语句结构；4．练习switch语句结构；5．练习for语句结构；6．练习while语句结构。4上机操作型1必做课程目标24MATLAB数据分析与多项式计算1．练习数据统计分析功能，包括最大值与最小值、求和与求积、平均值和中值、累加和与类乘积、标准差与相关系数、排序；2．练习多项式计算功能，包括多项式的四则运算、导函数、求值、求根；3．练习数据插值，包括一维数据插值、二维数据插值；4．练习曲线拟合。2上机操作型1必做课程目标2基本要求1．精确掌握函数名的书写方式；2．基本掌握各类语句结构的格式用法；3．能够运用MATLAB软件进行工程计算。注：实验/实践类别：专业、上机等实验/实践类型：操作型、验证型、演示型、综合型等。四、本课程与其他课程的联系先修课程为《高等数学》、《线性代数》等课程。五、教材与其他教学资源（含教学参考书或在线资源）（一）建议教材刘卫国主编.MATLAB程序设计与应用（第3版）[M].高等教育出版社,2019.（二）其他教学资源[1]薛山编.MATLAB基础教程[M]，清华大学出版社,2017[2]肖汉光主编.MATLAB大学教程[M],电子工业出版社,2016[3]蔡旭晖，刘卫国，蔡立燕著.MATLAB基础与应用教程[M],人民邮电出版社,2009六、教学方法与学习建议授课方式:课堂教学与上机实验相结合的方式。重点和难点：通过课堂讲授掌握MATALB软件的基本规则，熟悉软件编程语言，清楚矩阵运算、程序结构等内容的核心知识点。通过上机练习加强和巩固学习效果，达到夯实基础、重点掌握的目的。后续自主学习建议：建议课后多进行上机实践练习，查阅相关资料。七、课程考核及成绩评定方式（一）课程考核课程考核方式:平时考核、实验报告、结课考试成绩评定方式:1、平时考核成绩占总成绩的15%；2、实验报告成绩占总成绩的35%；3、结课考试成绩占总成绩的50%。（二）课程目标与考核内容的关系课程具体目标与知识单元和考试内容的关系如下：课程目标知识单元考试内容1．使学生掌握MATLAB软件的基本理论和使用方法，能够进行数值运算、数据处理等操作；1.MATLAB系统环境2.MATLAB数据及其运算MATLAB操作界面；MATLAB基本操作；MATLAB数值数据；MATLAB矩阵的表示；变量及其操作；MATLAB常用内部函数；MATLAB运算；字符串2．培养学生的逻辑和判断