《MATLAB數(shù)值計(jì)算與工程應(yīng)用》機(jī)械設(shè)計(jì) 教學(xué)大綱

《MATLAB數(shù)值計(jì)算與工程應(yīng)用》教學(xué)大綱課程名稱：MATLAB數(shù)值計(jì)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(shí)/周學(xué)時(shí)/學(xué)分：24學(xué)時(shí)/2學(xué)時(shí)/1.5學(xué)分其中實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)：12學(xué)時(shí)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(dòng)與控制、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法等授課時(shí)間：[2,4-14]周二5-6節(jié)授課地點(diǎn)：7B-310答疑時(shí)間、地點(diǎn)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(shí)，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：《MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第3版）》，劉衛(wèi)國主編，高等教育出版社，2017年教學(xué)參考資料：無課程簡介：《MATLAB數(shù)值計(jì)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(shí)踐教學(xué)課程。Matlab是一款由Mathworks公司推出的科學(xué)計(jì)算軟件，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。Matlab起源于矩陣運(yùn)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(shí)時(shí)腳本編輯器、圖形用戶界面設(shè)計(jì)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(jì)算、繪圖功能、程序設(shè)計(jì)方法等，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用MATLAB解決實(shí)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(diǎn)的支撐：課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)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(jì)算方法，培養(yǎng)學(xué)生利用科學(xué)計(jì)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(jì)制造及其自動(dòng)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)?shí)驗(yàn)結(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(jì)、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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、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(jì)算與設(shè)計(jì)。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(jì)算與設(shè)計(jì)；5使用現(xiàn)代工具：能夠針對機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、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。理論教學(xué)進(jìn)程表周次教學(xué)主題授課教師學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)內(nèi)容（重點(diǎn)、難點(diǎn)、課程思政融入點(diǎn)）教學(xué)模式線下/混合式教學(xué)方法作業(yè)安排支撐課程目標(biāo)2MATLAB基礎(chǔ)知識劉延星2MATLAB概述重點(diǎn)：了解MATLAB功能，掌握其學(xué)習(xí)方法課程思政融入點(diǎn)：從MATLAB被禁用談自主創(chuàng)新的重要性線下講授目標(biāo)25MATLAB矩陣索引及運(yùn)算劉延星2MATLAB編程入門重點(diǎn)：矩陣概念、操作、運(yùn)算及應(yīng)用難點(diǎn)：矩陣的索引課程思政融入點(diǎn)：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程序流程控制劉延星2MATLAB程序流程控制重點(diǎn)：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(shí)現(xiàn)方法、函數(shù)的定義與使用難點(diǎn)：程序控制結(jié)構(gòu)線下講授作業(yè)2目標(biāo)39MATLAB數(shù)據(jù)分析劉延星2利用進(jìn)行MATLAB數(shù)據(jù)分析重點(diǎn)：數(shù)據(jù)預(yù)處理、插值、擬合難點(diǎn)：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)值求解劉延星2MATLAB在方程數(shù)值求解的應(yīng)用重點(diǎn)：特征值求解、線性方程組求解、最優(yōu)化問題求解難點(diǎn)：最優(yōu)化求解線下講授作業(yè)4目標(biāo)113MATLAB符號計(jì)算劉延星2MATLAB在符號計(jì)算中的應(yīng)用重點(diǎn)：符號計(jì)算基礎(chǔ)難點(diǎn)：方程符號求解線下講授作業(yè)5目標(biāo)1合計(jì)12實(shí)踐教學(xué)進(jìn)程表周次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱授課教師學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容（重點(diǎn)、難點(diǎn)、課程思政融入點(diǎn)）項(xiàng)目類型（驗(yàn)證/綜合/設(shè)計(jì)）教學(xué)方法支撐課程目標(biāo)4熟悉MATLAB界面及基本操作劉延星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(diǎn)：幫助文檔的使用難點(diǎn)：矩陣編程思想課程思政融入點(diǎn)：從MATLAB發(fā)展談星星之火可以燎原綜合上機(jī)實(shí)驗(yàn)，1人一組，完成布置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容目標(biāo)26MATLAB矩陣索引及運(yùn)算劉延星2MATLAB編程入門重點(diǎn)：矩陣操作及運(yùn)算難點(diǎn)：矩陣的索引綜合上機(jī)實(shí)驗(yàn)，1人一組，完成布置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容目標(biāo)38MATLAB程序流程控制劉延星2MATLAB程序流程控制重點(diǎn)：三種基本流程結(jié)構(gòu)難點(diǎn)：選擇合適的程序控制結(jié)構(gòu)綜合上機(jī)實(shí)驗(yàn)，1人一組，完成布置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容目標(biāo)310利用MATLAB進(jìn)行數(shù)據(jù)分析劉延星2利用MATLAB進(jìn)行數(shù)據(jù)分析重點(diǎn)：數(shù)據(jù)預(yù)處理、插值、擬合難點(diǎn)：數(shù)據(jù)插值及擬合綜合上機(jī)實(shí)驗(yàn)，1人一組，完成布置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容目標(biāo)212利用MATLAB求解線性代數(shù)問題劉延星2利用MATLAB求解線性代數(shù)問題重點(diǎn)：特征值求解、線性方程組求解難點(diǎn)：線性方程組求解綜合上機(jī)實(shí)驗(yàn)，1人一組，完成布置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容目標(biāo)114利用MATLAB解決最優(yōu)化問題中劉延星2利用MATLAB求解最優(yōu)化問題重點(diǎn)：線性和非線性規(guī)劃難點(diǎn)：利用優(yōu)化工具箱求解優(yōu)化問題綜合上機(jī)實(shí)驗(yàn)，1人一組，完成布置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容目標(biāo)1合計(jì)12課程考核課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)評價(jià)依據(jù)及成績比例（%）作業(yè)實(shí)驗(yàn)考試文獻(xiàn)檢索目標(biāo)一1-3313100目標(biāo)二4-3313200目標(biāo)三5-2414200總計(jì)1040500100備注：作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)觀測點(diǎn)評分標(biāo)準(zhǔn)A(100)B(85)C(70)D(0)數(shù)值計(jì)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(cuò)誤較多。數(shù)據(jù)處理方案正確性解題思路清晰，計(jì)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(cuò)誤較多。機(jī)械工程問題分析與報(bào)告書寫問題分析清晰，按時(shí)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(shí)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(shí)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)行實(shí)驗(yàn)評分標(biāo)準(zhǔn)觀測點(diǎn)評分標(biāo)準(zhǔn)A(100)B(85)C(70)D(0)預(yù)習(xí)報(bào)告（權(quán)重0.3）按時(shí)完成，內(nèi)容完整、正確，字跡清晰工整按時(shí)完成，內(nèi)容基本完整，書寫清晰延時(shí)完成，內(nèi)容基本完整，能夠辨識未提交或后期補(bǔ)交，內(nèi)容不完整，不能辨識實(shí)驗(yàn)操作（權(quán)重0.4）操作規(guī)范，步驟合理清晰，在規(guī)定的時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)?zāi)馨匆筝^完整完成操作，實(shí)驗(yàn)過程安排較為合理，在規(guī)定時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)基本能按要求進(jìn)行操作，實(shí)驗(yàn)部分步驟安排不合理，完成實(shí)驗(yàn)時(shí)間稍為滯后操作不規(guī)范，實(shí)驗(yàn)步驟不合理，未在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告（權(quán)重0.3）按時(shí)完成，內(nèi)容全面，字跡清晰、工整，數(shù)據(jù)記錄、處理、計(jì)算、作圖正確，對實(shí)驗(yàn)結(jié)