24410036MATLAB工程应用大学高校课程教学大纲.docx

课程名称：MATLAB工程应用（英文名称）MatlabinEngineeringapplications课程代码：24410036学分：1学时：16（其中：课堂教学学时：16实验学时：上机学时：课程实践学时：）先修课程：高等数学、工程数学、理论力学、材料力学适用专业：工程力学教材：MATLAB教程、张志涌，杨祖樱编著、北京航空航天大学出版社、2015年第1版开课学院：土木工程与力学学院课程网站：（选填）一、课程性质与课程目标（一）课程性质MATLAB是美国MathWorks公司自20世纪80年代中期推出的数学软件，优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力使其很快在数学软件中脱颖而出。随着版本的不断升级，它在数值计算及符号计算功能上得到了进一步完善。MATLAB已经发展成为多学科、多种工作平台的功能强大的大型软件。在欧美等高校，MATLAB已经成为线性代数、自动控制理论、概率论及数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本工具，是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。掌握MATLAB在工程中的应用，必将对高等理工科教学的发展，对提高我国后备人才在现代化计算平台上的创新能力有是否积极的意义。（二）课程目标课程目标1：掌握MATLAB操作界面，指令窗口的基本命令，进行基本操作，成为工程应用的平台。课程目标2：掌握符号、表达式、数组、向量化运算、数值、矩阵计算，以便将工程中数据转化为MATLAB的指令。课程目标3：掌握数据和函数的可视化以便将工程中数据及处理结果可视化，并应用于工程中。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点2、3、4、5、6、10,对应关系如下:毕业要求2:了解力学的发展历史、学科前沿和发展趋势；认识力学在经济社会发展与科学技术创新中的先导性和重要推动作用，初步了解力学交叉研究开拓新的学科生长点的能力；毕业要求3:掌握工程力学所需的数学、物理学等基本内容，了解机械工程、材料工程等相关领域的基础知识和挑战，初步具备从中提炼关键力学问题并利用基本力学思维和方法解决问题的能力；毕业要求4：掌握力学基础知识和基本理论。掌握理论力学、材料力学、弹性力学、振动力学，流体力学，计算力学和实验力学的理论体系，初步利用力学思维对自然和工程问题进行机理性和定量化的建模与描述，明确各种力学理论的适用范围与局限性；毕业要求5：掌握基本的力学实验与数值计算技能。前者包括理论力学及材料力学等基础力学实验，结构健康监测和微纳米测试等方面的最新实验技术，后者要求具有使用数值模拟软件或编程计算典型工程力学案例的能力；毕业要求6：初步掌握力学研究的基本方法和手段，具有初步的工程实践能力，初步具备发现、提出、分析和解决与力学有关的工程技术问题的能力。毕业要求10：具有安全意识、环保意识和可持续发展理念；具有一定的创新意识和批判性思维，初步具备自主学习、自我发展的能力，能够适应科学技术和经济社会发展。一课程目标毕业要求指标点'课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求2/毕业要求3/毕业要求4/毕业要求5/毕业要求6ZZ毕业要求10Z二课程内容与教学要求（按章撰写）第1章基础准备及入门（一）课程内容1.1 MATLAB的安装和工具包选择1.2 MATLAB桌面1.3 命令窗运行入门1.4 命令窗操作要旨1.5 当前文件夹和路径设置器1.6 工作内存区和历史命令窗1.7 帮助系统及其使用（二）教学要求掌握MATLAB工作界面Desktop,理解MATLAB的基本语法、规则和使用方法、了解如何借助MATLAB的自带帮助系统解决所遇到的困难。任何MATLAB“生手”借助本章都可以比较顺利地跨入MATLAB门槛。第2章符号计算（一）课程内容2.1 符号对象和符号表达式2.2 符号数字及表达式的操作2.3 符号微积分2.4 微分方程的符号解法2.5 符号变换和符号卷积2.6 符号矩阵分析和代数方程解2.7 代数状态方程求符号传递函数2.8 符号计算结果的可视化（二）教学要求掌握解题理念、计算过程、计算结果与高校教科书中的理论内容十分相似，使学生比较容易接受并进行工程应用。理解符号计算和数值计算采用两个不同的计算“引擎r解演绎数学问题的解析计算和任意精度解。第3章数组运算及数组化编程（一）课程内容3.1 数组、结构和创建3.2 数组元素编址及寻访3.3 数组运算3.4 矩阵及其运算（二）教学要求掌握基本运算单元“数组”，以数组为基本运算单元的算术、关系、逻辑运算符所服从的“数组运算通则“，避免和减少循环和条件转向的MATLAB数组化编程。理解矩阵与数组的区别，即如何使用MATLAB独具的矩阵化编程。第4章数值计算（一）课程内容4.1 数值微积分4.2 矩阵和代数方程4.3 概率分布和统计分析4.4 多项式运算和卷积（二）教学要求掌握基本数学问题（如微积分、极值、微分方程、矩阵和代数方程、随机流的生成和操控、概率统计、多项式和卷积等）的数值解算命令和要领，帮助学生建立起正确的数值计算概念。第5章数据和函数可视化（一）课程内容5.1 引导5.2 二维曲线和图形5.3 三维曲线和曲面5.4 高维可视化5.5 图形窗功能简介（二）教学要求掌握理论数学函数可视化的基本步骤、基本命令和协调使用，培养学生借助图形获知离散数据所隐含函数特征的能力。第6章M文件和函数句柄（一）课程内容6.1 MATLAB控制流6.2 脚本文件和函数文件6.3 MATLAB的函数类别6.4 函数句柄（二）教学要求了解系统MATLAB程序中最常用的四种控制结构、M函数文件构造、主函数、子函数以及匿名函数。叙述函数句柄的创建、观察和调用。三、本课程开设的实验项目（如课程不含实验，该项可不填）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1、2第二章22讲授法1第三章22讲授法1、2第四章22讲授法1、2第五章22讲授法1、2第八早22讲授法1、2、3综合应用44讨论法1、2、3合计1616五、课程考核考核形式考核要求考核权重备注综合应用考查闭卷70%平时作业不少于6次30%六、参考书目及学习资料1.MATLAB工程应用仿真，张德丰、杨文茵编著出版发行项：北京:清华大学出版社,20122. MATLAB函数速查手册，李刚编著，北京:清华大学出版社,20113. MATLAB实用教程:第2版，（美）穆尔（MOore,H.）著高会生、刘童娜、李聪聪译，北京:电子工业出版社,20104. MATLAB使用详解:基础、开发及工程应用，董霖编著，北京:电子工业出版社,20095. MATLAB2007科学计算与工程分析，徐瑞、黄兆东、阎凤玉编著，北京:科学出版社,20086. 机械工程控制基础:MATLAB工程应用，宋志安、徐瑞银编著，北京:国防工业出版社,20087. MATLAB混合编程与工程应用，王素立、高洁、孙新德编著，北京:清华大学出版社,2008七、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）无制定人：陈章耀/韩修静审定人：朱建国批准人：孙保苍2017年9月5日