《MATLAB數(shù)值計算與工程應(yīng)用》機(jī)械電子 教學(xué)大綱

《MATLAB數(shù)值計算與工程應(yīng)用》教學(xué)大綱課程名稱：[0110331]MATLAB數(shù)值計算與工程應(yīng)用課程類別（必修/選修）：選修課程英文名稱：NumericalComputingandProblemSolvingwithMATLAB總學(xué)時/周學(xué)時/學(xué)分：24學(xué)時/2學(xué)時/1.5學(xué)分其中實驗/實踐學(xué)時：12學(xué)時先修課程：C語言、線性代數(shù)、高等數(shù)學(xué)后續(xù)課程支撐：機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用、機(jī)電傳動與控制、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計方法等授課時間：周五3-4節(jié)/2，4-14周授課地點：松山湖校區(qū)/6E305答疑時間、地點與方式：1.每次上課的課前、課間和課后答疑；2.每次發(fā)放作業(yè)時，采用集中講解方式；3.通過微信、電話、電子郵件等進(jìn)行答疑課程考核方式：開卷（）閉卷（√）課程論文（）其它（）使用教材：（1）《MATLAB程序設(shè)計與應(yīng)用（第3版）》，劉衛(wèi)國主編，高等教育出版社，2017年課程簡介：《MATLAB數(shù)值計算與工程應(yīng)用》是機(jī)械電子工程專業(yè)的一門選修課，屬于實踐教學(xué)課程。Matlab是一款由Mathworks公司推出的科學(xué)計算軟件，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。Matlab起源于矩陣運算，其除了在數(shù)學(xué)、圖形與編程領(lǐng)域表現(xiàn)優(yōu)異，還擁有海量優(yōu)質(zhì)工具箱、實時腳本編輯器、圖形用戶界面設(shè)計工具、Simulink組件等強(qiáng)大功能，廣泛應(yīng)用于求解數(shù)學(xué)模型、數(shù)據(jù)處理及可視化、算法開發(fā)等場景，是科學(xué)家與工程師的必備工具。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟練掌握MATLAB語言的基本概念、基本內(nèi)容，包括數(shù)值計算、繪圖功能、程序設(shè)計方法等，培養(yǎng)學(xué)生運用MATLAB解決實際工程問題的能力。課程教學(xué)目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐：課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點畢業(yè)要求目標(biāo)1培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)工程問題構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的能力并掌握數(shù)值計算方法，培養(yǎng)學(xué)生利用科學(xué)計算軟件解決復(fù)雜機(jī)械工程問題的能力。1.2能針對工程系統(tǒng)或過程建立數(shù)學(xué)模型并求解；1.能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)知識用于解決復(fù)雜工程問題目標(biāo)2培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及可視化的能力，能夠?qū)Ψ抡娼Y(jié)果進(jìn)行分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論的能力。4.3能夠?qū)嶒灲Y(jié)果進(jìn)行分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論；4能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、制造、管理等過程中的復(fù)雜機(jī)械工程問題進(jìn)行研究，包括實驗設(shè)計、分析與數(shù)據(jù)解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論目標(biāo)3培養(yǎng)學(xué)生MATLAB語言編程以及查閱幫助文檔的能力，能夠利用MATLAB在數(shù)學(xué)、圖形、編程方面的優(yōu)勢，以及工具箱等組件，對復(fù)雜機(jī)械工程問題進(jìn)行分析、計算與設(shè)計。5.2能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源、工程工具和專業(yè)模擬軟件，對復(fù)雜機(jī)電工程問題進(jìn)行分析、計算與設(shè)計；5使用現(xiàn)代工具：能夠針對機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、制造、管理等過程中的復(fù)雜機(jī)械工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對復(fù)雜機(jī)械工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。課程思政目標(biāo)：通過課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的人文關(guān)懷、愛國精神以及團(tuán)隊合作精神，培養(yǎng)學(xué)生的全局觀與辯證觀，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、實事求是的工作作風(fēng)以及良好的職業(yè)素養(yǎng)。理論教學(xué)進(jìn)程表周次教學(xué)主題授課教師學(xué)時數(shù)教學(xué)內(nèi)容（重點、難點、課程思政融入點）教學(xué)模式（線上/線下教學(xué)方法作業(yè)安排支撐課程目標(biāo)2MATLAB基礎(chǔ)知識李思覓2MATLAB概述重點：了解MATLAB功能，掌握其學(xué)習(xí)方法課程思政融入點：從MATLAB被禁用談自主創(chuàng)新的重要性線上講授目標(biāo)25MATLAB矩陣索引及運算李思覓2MATLAB編程入門重點：矩陣概念、操作、運算及應(yīng)用難點：矩陣的索引課程思政融入點：從矩陣編程思想談工作效率的重要性線下講授作業(yè)1目標(biāo)37MATLAB程序流程控制李思覓2MATLAB程序流程控制重點：三種基本結(jié)構(gòu)（順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)）的實現(xiàn)方法、函數(shù)的定義與使用難點：程序控制結(jié)構(gòu)線下講授作業(yè)2目標(biāo)39MATLAB數(shù)據(jù)分析李思覓2利用進(jìn)行MATLAB數(shù)據(jù)分析重點：數(shù)據(jù)預(yù)處理、插值、擬合難點：數(shù)據(jù)插值及擬合線下講授作業(yè)3目標(biāo)211MATLAB方程數(shù)值求解李思覓2MATLAB在方程數(shù)值求解的應(yīng)用重點：特征值求解、線性方程組求解、最優(yōu)化問題求解難點：最優(yōu)化求解線下講授作業(yè)4目標(biāo)113MATLAB符號計算李思覓2MATLAB在符號計算中的應(yīng)用重點：符號計算基礎(chǔ)難點：方程符號求解線下講授作業(yè)5目標(biāo)1合計：12實踐教學(xué)進(jìn)程表周次實驗項目名稱授課教師學(xué)時教學(xué)內(nèi)容（重點、難點、課程思政融入點）項目類型（驗證/綜合/設(shè)計）教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)4熟悉MATLAB界面及基本操作李思覓2熟系MATLAB的界面，掌握常用命令，掌握幫助文檔的使用，了解MATLAB工具箱重點：幫助文檔的使用難點：矩陣編程思想課程思政融入點：從MATLAB發(fā)展談星星之火可以燎原綜合上機(jī)實驗，1人一組，完成布置的實驗內(nèi)容目標(biāo)26MATLAB矩陣索引及運算李思覓2MATLAB編程入門重點：矩陣操作及運算難點：矩陣的索引綜合上機(jī)實驗，1人一組，完成布置的實驗內(nèi)容目標(biāo)38MATLAB程序流程控制李思覓2MATLAB程序流程控制重點：三種基本流程結(jié)構(gòu)難點：選擇合適的程序控制結(jié)構(gòu)綜合上機(jī)實驗，1人一組，完成布置的實驗內(nèi)容目標(biāo)310利用MATLAB進(jìn)行數(shù)據(jù)分析李思覓2利用MATLAB進(jìn)行數(shù)據(jù)分析重點：數(shù)據(jù)預(yù)處理、插值、擬合難點：數(shù)據(jù)插值及擬合綜合上機(jī)實驗，1人一組，完成布置的實驗內(nèi)容目標(biāo)212利用MATLAB求解線性代數(shù)問題李思覓2利用MATLAB求解線性代數(shù)問題重點：特征值求解、線性方程組求解難點：線性方程組求解綜合上機(jī)實驗，1人一組，完成布置的實驗內(nèi)容目標(biāo)114利用MATLAB解決最優(yōu)化問題中李思覓2利用MATLAB求解最優(yōu)化問題重點：線性和非線性規(guī)劃難點：利用優(yōu)化工具箱求解優(yōu)化問題綜合上機(jī)實驗，1人一組，完成布置的實驗內(nèi)容目標(biāo)1合計：12課程考核序號課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點評價依據(jù)及成績比例（%）權(quán)重（%）個人作業(yè)實驗報告文獻(xiàn)檢索1目標(biāo)11-3313100262目標(biāo)24-3313200363目標(biāo)35-241420038合計1040500100注：（1）考核環(huán)節(jié)應(yīng)能支撐課程目標(biāo)所述能力的達(dá)成；（2）各類考核評價的具體評分標(biāo)準(zhǔn)見《附錄：各類考核評分標(biāo)準(zhǔn)表》.備注：附錄：各類考核評分標(biāo)準(zhǔn)表（僅供參考）作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)要求觀測點評分標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重（100%）A(90-100)B(80-89)C(60-79)D(0-59)目標(biāo)1培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)工程問題構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的能力并掌握數(shù)值計算方法，培養(yǎng)學(xué)生利用科學(xué)計算軟件解決復(fù)雜機(jī)械工程問題的能力。數(shù)值計算基本概念掌握程度概念清楚，答題正確。概念比較清楚，作業(yè)比較認(rèn)真，答題比較正確。概念基本清楚，答題基本正確。概念不太清楚，答題錯誤較多。26目標(biāo)2培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及可視化的能力，能夠?qū)Ψ抡娼Y(jié)果進(jìn)行分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論的能力。數(shù)據(jù)處理方案正確性解題思路清晰，計算正確概念比較清楚，作業(yè)比較認(rèn)真，答題比較正確。概念基本清楚，答題基本正確。概念不太清楚，答題錯誤較多。36目標(biāo)3培養(yǎng)學(xué)生MATLAB語言編程以及查閱幫助文檔的能力，能夠利用MATLAB在數(shù)學(xué)、圖形、編程方面的優(yōu)勢，以及工具箱等組件，對復(fù)雜機(jī)械工程問題進(jìn)行分析、計算與設(shè)計。機(jī)械工程問題分析與報告書寫問題分析清晰，按時完成，書寫工整、清晰，符號、單位等按規(guī)范要求執(zhí)行問題分析基本清晰，按時完成，書寫清晰，主要符號、單位按照規(guī)范執(zhí)行問題分析較清晰，按時完成，書寫較為一般，部分符號、單位按照規(guī)范執(zhí)行問題分析不清晰，未交作業(yè)或后期補(bǔ)交，不能辨識，符號、單位等不按照規(guī)范執(zhí)行38小組作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)要求觀測點評分標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重（100%）A(90-100)B(80-89)C(60-79)D(0-59)目標(biāo)2能夠根據(jù)零件加工要求及現(xiàn)有條件，借助文獻(xiàn)研究，綜合分析一般機(jī)械加工方法和刀具的特點及其局限性,合理選用加工機(jī)床及刀具；能夠利用機(jī)械加工精度、表面質(zhì)量的基本知識，借助文獻(xiàn)研究，通過現(xiàn)象分析獲得影響零件機(jī)械加工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，提出提高機(jī)械加工質(zhì)量的工藝措施。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點2.4)對比分析零件加工要求及現(xiàn)有條件的合理程度，結(jié)合文獻(xiàn)研究，所選用刀具、機(jī)床等工具的正確性。能熟練正確運用相關(guān)知識和文獻(xiàn)研究，合理對比分析零件加工要求及現(xiàn)有條件，正確所選用刀具、機(jī)床等工具。能正確運用相關(guān)知識和文獻(xiàn)研究，較為合理對比分析零件加工要求及現(xiàn)有條件，較為正確所選用刀具、機(jī)床等工具?；灸苷_運用相關(guān)知識和文獻(xiàn)研究，基本合理對比分析零件加工要求及現(xiàn)有條件，基本正確所選用刀具、機(jī)床等工具。不交作業(yè)或作業(yè)，解答中概念、方案及解題存在嚴(yán)重錯誤。40目標(biāo)3能夠利用機(jī)床夾具設(shè)計的基本原理、定位誤差計算等工程知識，根據(jù)不同零件加工要求設(shè)計出具有效率和成本意識的夾具，能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識；能夠利用零件和裝配體工藝路線擬訂的基本知識、原則及加工工藝規(guī)程編制的一般方法等相關(guān)工程知識，針對不同零件（裝配體）及其結(jié)構(gòu)特點而設(shè)計出恰當(dāng)?shù)募庸ぢ肪€、制定出具有效率與成本意識的、滿足工藝邏輯思維的、并符合法律法規(guī)要求的制造工藝及生產(chǎn)流程。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點3.2)根據(jù)零件加工要求，判別分析夾具設(shè)計合性的正確程度，所提夾具設(shè)計方案的合理性；能合理分析零件加工需求，熟練正確運用相關(guān)知識和文獻(xiàn)研究，分析夾具設(shè)計的正確性及存在的問題，所提夾具設(shè)計方案合理。能較為合理分析零件加工需求，正確運用相關(guān)知識和文獻(xiàn)研究，分析夾具設(shè)計的正確性及存在的問題，所提夾具設(shè)計方案較為合理。能基本合理分析零件加工需求，基本正確運用相關(guān)知識和文獻(xiàn)研究，分析夾具設(shè)計的正確性及存在的問題，所提夾具設(shè)計方案基本合理。不交作業(yè)或作業(yè)，解答中概念、方案及解題存在嚴(yán)重錯誤。40目標(biāo)4：能夠就機(jī)械制造相關(guān)問題進(jìn)行陳述發(fā)言，清晰表達(dá)研究或設(shè)計的具體思想、思路、方案、所采取的措施和效果等，并能與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通和交流.(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點10.1)PPT講解陳述的邏輯性強(qiáng)問題表達(dá)清晰結(jié)論準(zhǔn)確適當(dāng)陳述的邏輯性較強(qiáng)問題表達(dá)較清晰結(jié)論適當(dāng)陳述的邏輯性尚可問題表達(dá)基本清晰結(jié)論基本適當(dāng)陳述的邏輯性不足問題表達(dá)不夠清晰結(jié)論不當(dāng)或沒有結(jié)論10提問交流回答問題正確能夠說服對方接受自己的觀點回答問題正確基本能夠說服對方認(rèn)可自己的觀點回答問題基本正確基本能夠說服對方認(rèn)可自己的觀點回答問題不夠正確無法說服對方接受自己的觀點10實驗評分標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)要求評分標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重（100%）A(90-100)B(80-89)C(60-79)D(0-59)目標(biāo)1能夠運用金屬切削過程的基本知識、原理和計算方法等知識對機(jī)械制造過程中的現(xiàn)象進(jìn)行表述、解釋和分析，以及將這些知識應(yīng)用于制造過程的工藝設(shè)計，相關(guān)設(shè)備、工裝的結(jié)構(gòu)布局與設(shè)計、機(jī)電系統(tǒng)控制手段及改進(jìn)等；(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點1.3)能按照要求熟練準(zhǔn)確操作、獲得有效數(shù)據(jù)、進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)分析與相應(yīng)曲線繪制、指出數(shù)據(jù)的提示及實驗的可能改進(jìn)，撰寫出規(guī)范的實驗報告。能按照要求較為準(zhǔn)確操作、獲得較為有效數(shù)據(jù)、進(jìn)行較為正確的數(shù)據(jù)分析與相應(yīng)曲線繪制、指出數(shù)據(jù)的提示及實驗的可能改進(jìn)，撰寫出規(guī)范的實驗報告。能按照要求基本準(zhǔn)確操作、獲得基本有效數(shù)據(jù)、進(jìn)行基本正確的數(shù)據(jù)分析與相應(yīng)曲線繪制、指出數(shù)據(jù)的提示及實驗的可能改進(jìn)，撰寫出基本規(guī)范的實驗報告。不能按照要求操作，實驗態(tài)度馬虎，實驗數(shù)據(jù)不完整或不正確，不能進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)分析，實驗報告敷衍了事。50目標(biāo)3能夠利用機(jī)床夾具設(shè)計的基本原理、定位誤差計算等工程知識，根據(jù)不同零件加工要求設(shè)計出具有效率和成本意識的夾具，能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識；能夠利用零件和裝配體工藝路線擬訂的基本知識、原則及加工工藝規(guī)程編制的一般方法等相關(guān)工程知識，針對不同零件（裝配體）及其結(jié)構(gòu)特點而設(shè)計出恰當(dāng)?shù)募庸ぢ肪€、制定出具有效率與成本意識的、滿足工藝邏輯思維的、并符合法律法規(guī)要求的制造工藝及生產(chǎn)流程。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點3.2)能按照要求熟練準(zhǔn)確操作、獲得有效數(shù)據(jù)、進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)分析與相應(yīng)曲線繪制、指出數(shù)據(jù)的提示及實驗的可能改進(jìn)，撰寫出規(guī)