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1、Matlab软件及应用课程教学大纲课程代码：0260100575课程中英文名称：Matlab软件及应用/ Matlab and Its Application开课学期：3+3短学分/学时：1/32课程类別：必修课；实践教学课程适用专业/开课对象：数学与应用数学/四年级本科生先修/后修课程：C语言、高等数学/相关专业课程开课单位：数理与信息工程学院团队负责人：沈炎峰执笔人：盛祖祥核准系主任：杨敏波一课程性质、教学目标和毕业要求Matlab软件及应用是数学与应用数学专业的一门必修课，属于实践教学课程。Matlab是20世纪80年代出现的一种科学计算语言，它代表了当今国际科学计算软件的先进水平。Ma
2、tlab起源于矩阵运算，但它将数值计算、符号计算、图形处理和程序流程控制等功能集成在统一的环境中，并具有许多面向特定应用领域的工具箱。Matlab的学习需要一定的计算机程序设计基础知识和高等数学的相关理论知识作为基础。通过本课程的学习，使学生熟练掌握MATLAB语言的基本概念、基本内容，包括数值计算、符号运算、绘图功能、程序设计方法等。其具体的课程教学目标为：课程教学目标1：了解Matlab的发展和主要功能，掌握Matlab系统环境的使用，熟悉Matlab的命令操作方式和帮助系统。掌握Matlab的数据表示方式及其运算，掌握Matlab的常用矩阵处理函数的运用。课程教学目标2：掌握M文件的创建
3、和执行，掌握程序3种控制结构及其实现方法，掌握Matlab函数的定义和调用方法。掌握二维曲线和三维图形的绘制方法。掌握Matlab符号对象和常用符号函数的使用方法。课程教学目标3：掌握Matlab数据分析与多项式计算方法，了解Matlab数值微分与积分的实现方法，掌握线性方程组求解方法，了解非线性方程数值求解方法，了解最优化问题的求解方法。本课程重点支持以下2个毕业要求指标点：毕业要求指标3-4：掌握概率统计的基础知识、基本理论和基本方法，具备用数学工具处理随机现象的基本能力，具备使用相关软件进行数据分析的能力。毕业要求指标 4-1：掌握教育学、心理学和数学教育的基本理论，熟练应用一门外语，熟
4、练掌握用于辅助教学的数学软件，具有查阅文献的能力，具有教师职业的基本素养，具有良好的身体和心理素质，热爱数学教学，掌握数学科学的思维方法，掌握数学教学的学科基础。本门课程的教学目标与毕业要求指标点对应的矩阵关系如表1-1所示：表1-1 课程教学目标与毕业要求指标点对应的矩阵关系教学目标/毕业要求毕业要求指标3-4毕业要求指标4-1课程教学目标10.20.2课程教学目标20.60.5课程教学目标30.20.3注：将一个毕业要求指标点分解到对应课程教学目标中，每一列的权重1二教学内容本课程理论与实践教学共32个学时，包含9章。表2-1 理论教学环节教学章节、教学目标、教学活动及学时安排教学章节支撑
5、教学目标教学活动学时安排第1章MATLAB系统环境教学目标1了解Matlab的发展和主要功能，掌握Matlab系统环境的使用，熟悉Matlab的命令操作方式和帮助系统。2第2章MATLAB数据及其运算教学目标1了解Matlab数值数据的分类，掌握Matlab矩阵的表示方法及变量的操作方法，掌握Matlab常用内部函数及Matlab的基本运算，掌握字符串的表示方法并了解结构数据和单元数据的表示方法。4第3章MATLAB矩阵分析与处理教学目标1掌握特殊矩阵的生成方法，掌握矩阵变换和矩阵求值的方法，掌握矩阵特征值与特征向量的求解方法。4第4章MATLAB程序流程控制（1）教学目标2掌握M文件的建立和
6、执行，掌握程序3种控制结构及其实现方法。4第4章MATLAB程序流程控制（2）教学目标2掌握Matlab函数的定义和调用方法，熟悉Matlab的3类特殊函数。4第5章MATLAB绘图（1）教学目标2掌握二维曲线的绘制方法和图形辅助操作。4第5章MATLAB绘图（2）教学目标2掌握三维曲线的绘制方法和图形辅助操作。4第6章MATLAB数据分析与多项式处理第7章MATLAB数值微分与积分第8章MATLAB方程数值求解教学目标3掌握Matlab数据分析与多项式计算方法，了解Matlab数值微分与积分的实现方法，掌握线性方程组求解方法，了解非线性方程数值求解方法，了解最优化问题的求解方法。2第8章MA
7、TLAB符号计算教学目标2掌握符号对象的使用方法与运算规则，掌握符号微积分方法，掌握符号级数求和与级数展开，掌握符号方程求解方法。4总计32实验名称实验类型验证综合设计实验目的实验时数实验1 MATLAB系统环境和运算基础验证掌握建立矩阵的方法；掌握MATLAB各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。2实验2 MATLAB矩阵分析与处理验证掌握生成特殊矩阵的方法；掌握矩阵分析的方法；用矩阵求逆法解线性方程组。2实验3 顺序结构和选择程序结构设计验证掌握建立和执行M文件的方法；掌握输入输出的方法；掌握顺序结构程序设计方法；掌握利用if语句实现选择结构的方法；掌握利用switch语句实现多分支选择
8、结构的方法。2实验4 循环结构程序设计和函数文件验证掌握利用for和while语句实现循环结构的方法；熟悉利用向量运算来代替循环操作的方法；掌握定义和调用Matlab函数的方法。2实验5 绘图操作验证掌握绘制二维和三维图形的常用函数；掌握绘制图形的辅助操作。2实验6 数据处理与多项式运算、数值微积分和方程数值求解验证掌握数据统计和分析的方法；掌握多项式的常用运算。掌握求数值导数和数值积分的方法；掌握代数数值求解的方法；了解常微分方程数值求解的方法。掌握求数值导数和数值积分的方法；掌握代数数值求解的方法；了解常微分方程数值求解的方法。2实验7 符号微积分、级数与方程符号求解验证掌握符号函数极限及
9、导数的方法；掌握求符号函数不定积分和定积分的方法；掌握级数求和的方法；掌握代数方程符号求解的方法。2三. 教学方法本课程采用课堂讲授及上机实践的教学方法，以到达符合毕业要求指标点的教学目的。表3-1 课程毕业要求、教学目标和达成途径毕业要求指标课程教学目标达成途径3-4：掌握概率统计的基础知识、基本理论和基本方法，具备用数学工具处理随机现象的基本能力，具备使用相关软件进行数据分析的能力。教学目标1教学目标2教学目标3课堂讲授：突出重点难点、精讲书中实例、多媒体上机演示说明，注重师生互动交流，及时掌握学生学习情况，关注每一个学生的学习。课后作业及上机实践：布置课后书面作业和上机作业，以巩固课堂学
10、习内容，上机实践课针对不同层次的学生布置难易不同的上机题，在实践中提高学生的操作技能。4-1：掌握教育学、心理学和数学教育的基本理论，熟练应用一门外语，熟练掌握用于辅助教学的数学软件，具有查阅文献的能力，具有教师职业的基本素养，具有良好的身体和心理素质，热爱数学教学，掌握数学科学的思维方法，掌握数学教学的学科基础。教学目标1教学目标2教学目标3课堂讲授：突出重点难点、精讲书中实例、多媒体上机演示说明，注重师生互动交流，及时掌握学生学习情况，关注每一个学生的学习。课后作业及上机实践：布置课后书面作业和上机作业，以巩固课堂学习内容，上机实践课针对不同层次的学生布置有难易不同的上机题，提高学生的实践
11、操作技能，培养学生利用MATLAB进行数据处理、计算和建模的能力。四. 课程考核要求及方法本课程成绩由平时课堂表现、上机小测验、实验报告和期末考试成绩组合而成，采用百分制。本课程成绩组成、考核/评价细则及对应的教学目标见表4-1所示。表4-1 成绩组成、考核/评价环节、分值、细则和对应的教学目标成绩组成考核/评价环节分值考核/评价细则对应的教学目标课堂表现（10%）要求按时上课，认真听课，积极互动，积极讨论，积极回答问题。10主要考核学生对课程学习表现的兴趣浓郁程度，以及课堂讨论时的沟通和表达能力。计算全部课堂表现的平均成绩再按10%计入综合成绩。教学目标1教学目标2教学目标3小测验（10%）
12、根据课程进度安排两次小测验10主要考核学生对阶段性课程内容的理解和掌握程度。计算全部小测验的成绩再按10%计入综合成绩。教学目标1教学目标2教学目标3实验报告（30%）上机实验报告30主要根据学生兴趣自行选择实验题目，根据选择实验题目的难易程度和完成情况计算实验报告成绩再按30%计入综合成绩。教学目标1教学目标2教学目标3期末成绩（50%）期末综合测试50主要考核学生对课程全部关键知识点的理解和掌握程度，计算卷面成绩再按50%计入综合成绩。教学目标1教学目标2教学目标3综合成绩课堂表现+小测验+实验报告+期末综合测试100课堂表现（10%）+小测验（10%）+实验报告（30%）+期末成绩（50
13、%）教学目标1教学目标2教学目标3本课程教学目标评价依据和评价方法见表4-2所示。表4-2 教学目标评价依据和评价方法教学目标评价依据评价方法教学目标1期末成绩，小测验，实验报告，课堂表现教学目标2期末成绩，小测验，实验报告，课堂表现教学目标3期末成绩，实验报告，课堂表现表4-2中权重合理性说明：对于教学目标1：主要评价学生对本课程概况的了解，基本概念和语法的掌握，通过小测验和实验报告的完成，使学生对基本语法的掌握及常用函数的熟练使用入心入脑，故更侧重通过小测验和实验报告的完成情况去评价学生。对于教学目标2：主要评价学生对Matlab程序设计以及常用绘图函数的掌握程度。卷面题目及实验报告的完成
14、情况都比较容易反映相应知识点的掌握程度，故这两项评价权重相对大些。对于教学目标3：主要评价学生运用所学Matlab知识对实际具体问题的处理能力。由于受课时限制，目标3的完成主要靠学生课后自学，故卷面题目及实验报告的完成情况对评价值权重大些。五持续改进本课程根据期末成绩、课堂表现、小测验、实验报告、各教学目标评分值情况和学生、教学督导等反馈，及时对教学中不足之处进行改进，并在下一轮课程教学中改进提高，确保相应毕业要求指标点达成。六教材及参考资料建议教材1 MATLAB程序设计与应用（第3版），刘卫国主编，高等教育出版社，2017年，ISBN:978-7-04-047813-6。参考文献1 基于MATLAB的高等数学问题求解，占海明等编著，清华大学出版社，2012年，ISBN: 978-7-302-30737-2。
