《Matlab基礎(chǔ)及應(yīng)用》教學(xué)大綱

《Matlab基礎(chǔ)及應(yīng)用》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：06150791課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論24學(xué)時，實驗8學(xué)時）先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、信號與系統(tǒng)后續(xù)課程：醫(yī)學(xué)圖像處理適用專業(yè)：醫(yī)學(xué)信息工程開課單位：電子信息工程學(xué)院一、課程說明《Matlab基礎(chǔ)及應(yīng)用》是醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)本科學(xué)生的一門專業(yè)選修課，本課程主要傳授matlab程序的基本編程思想和方法、matlab軟件操作使用以及科學(xué)計算和系統(tǒng)仿真等，是畢業(yè)生應(yīng)當(dāng)具備的重要專業(yè)素養(yǎng)和能力。本課程的任務(wù)主要是介紹matlab的應(yīng)用環(huán)境、編程基礎(chǔ)和仿真命令等。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握matlab工具的基本使用方法，提高學(xué)生的實驗技能和邏輯推理能力、分析計算能力、實驗研究能力、總結(jié)歸納能力及自學(xué)新知識的能力，同時為今后的工作打下必要的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握matlab的數(shù)據(jù)類型、矩陣輸入和操作方法、數(shù)值計算、函數(shù)的使用、M文件編程、二維和三維繪圖功能、簡單圖形處理功能、符號計算功能等，提升學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)主動性和興趣。課程目標(biāo)2：熟練應(yīng)用matlab解決相關(guān)課程中復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算問題，通過仿真提升分析解決問題的能力，注重學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和價值觀的培養(yǎng)，為今后的學(xué)習(xí)和提高打下基礎(chǔ)。課程目標(biāo)3：針對醫(yī)學(xué)信息工程領(lǐng)域的復(fù)雜問題，學(xué)生能夠掌握并使用matlab進行相關(guān)的模擬仿真，并且能夠認(rèn)識到其優(yōu)勢和局限性，培養(yǎng)學(xué)生的熟練準(zhǔn)確的操作技能和吃苦耐勞的勞動精神，加強學(xué)生的科學(xué)精神和社會責(zé)任感。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《Matlab基礎(chǔ)及應(yīng)用》課程教學(xué)目標(biāo)對醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強度4.研究4.3能夠分析和解釋實驗數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程目標(biāo)1：掌握matlab的數(shù)據(jù)類型、矩陣輸入和操作方法、數(shù)值計算、函數(shù)的使用、M文件編程、二維和三維繪圖功能、簡單圖形處理功能、符號計算功能等，提升學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)主動性和興趣。H5.使用現(xiàn)代工具：5.1能夠了解和合理選擇現(xiàn)代醫(yī)學(xué)信息工程的技術(shù)資源和現(xiàn)代工程工具、信息技術(shù)工具，解決復(fù)雜醫(yī)學(xué)信息工程問題并理解其局限性。課程目標(biāo)2：熟練應(yīng)用matlab解決相關(guān)課程中復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算問題，通過仿真提升分析解決問題的能力，注重學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和價值觀的培養(yǎng)，為今后的學(xué)習(xí)和提高打下基礎(chǔ)。M6.工程與社會：6.2能夠認(rèn)識工程技術(shù)人員在專業(yè)工程實踐和復(fù)雜醫(yī)學(xué)信息工程問題解決方案中應(yīng)承擔(dān)的社會、安全和法律責(zé)任課程目標(biāo)3：針對醫(yī)學(xué)信息工程領(lǐng)域的復(fù)雜問題，學(xué)生能夠掌握并使用matlab進行相關(guān)的模擬仿真，并且能夠認(rèn)識到其優(yōu)勢和局限性，加強學(xué)生的科學(xué)精神和社會責(zé)任感。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.matlab簡介與基本用法1.1概述1.2matlab操作界面1.3matlab幫助系統(tǒng)1.4matlab數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.5matlab特點教學(xué)要求：使學(xué)生了解matlab工具和matlab語言；掌握matlab的操作界面和基本用法；掌握matlab的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；了解matlab的特點與功能。重點：matlab操作界面和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。難點：matlab軟件操作方法，如命令行的輸入等。2012.matlab數(shù)據(jù)和矩陣的運算2.1matlab的數(shù)據(jù)運算2.2matlab的矩陣運算2.3matlab的關(guān)系運算與邏輯運算教學(xué)要求：使學(xué)生掌握matlab數(shù)據(jù)運算中的變量、常用數(shù)學(xué)函數(shù)及數(shù)據(jù)操作；掌握matlab矩陣運算中的矩陣的建立、基本運算及操作；掌握matlab的關(guān)系運算、邏輯運算及其它函數(shù)。重點：matlab的數(shù)據(jù)運算、矩陣運算、關(guān)系運算與邏輯運算。難點：數(shù)據(jù)和矩陣運算方法的應(yīng)用。421、23.matlab程序設(shè)計3.1M文件的建立與調(diào)試3.1程序流程語句3.3函數(shù)文件教學(xué)要求：使學(xué)生理解并熟練掌握符合matlab語言規(guī)則的M文件的編寫和調(diào)試方法。重點：M文件的建立與調(diào)試方法，包括：if、switch、while、for等在內(nèi)的流程控制語句的使用規(guī)則。難點：M文件的編寫和調(diào)試。1021、2、34.matlab繪圖4.1二維繪圖4.2三維繪圖4.3圖形編輯教學(xué)要求：使學(xué)生理解并掌握二維、三維繪圖函數(shù)、圖形修飾、圖形控制、圖形編輯工具等。重點：二維和三維繪圖功能。難點：繪圖功能的運用。421、2、35.matlab符號計算5.1符號函數(shù)的計算5.2符號微積分5.3符號方程求解5.4符號計算結(jié)果的繪圖教學(xué)要求：使學(xué)生了解符號變量、矩陣及常用函數(shù)；掌握符號微積分的極限、求導(dǎo)、積分運算方法；掌握符號代數(shù)方程和微分方程的求解方法。重點：符號運算方法。難點：符號運算方法的運用。422、3合計2482.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.matlab數(shù)據(jù)和矩陣的運算實驗內(nèi)容：使用matlab進行數(shù)據(jù)和矩陣的運算。實驗要求：掌握matlab中數(shù)據(jù)和矩陣的相關(guān)操作，能夠熟練運用相關(guān)運算方法進行數(shù)據(jù)和矩陣的運算。21、22.matlab程序編寫實驗內(nèi)容：完成簡單的matlabM文件編寫。實驗要求：理解matlab文件的概念，掌握matlab的基本程序設(shè)計方法。21、2、33.matlab繪圖和符號計算實驗內(nèi)容：使用matlab繪制基本圖形和進行符號計算。實驗要求：能夠使用matlab繪制二維和三維圖形，可以熟練運用matlab符號計算方法，實現(xiàn)計算結(jié)果的可視化。41、2、3合計8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合案例、視頻資源共享、實驗等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練；安排實驗課，鞏固課堂所學(xué)知識。使學(xué)生比較全面地理解matlab的相關(guān)概念和掌握基本的操作與使用方法，針對相關(guān)課程中存在復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算問題，能夠熟練應(yīng)用matlab進行解決，具有通過仿真分析解決問題的初步能力，為今后的學(xué)習(xí)和提高打下基礎(chǔ)。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)著重講授如何使用matlab實現(xiàn)相應(yīng)的功能，培養(yǎng)學(xué)生掌握matlab的基本運算方法和程序編寫等基本技能。在實驗前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實驗有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，在實驗后要認(rèn)真完成每一項實驗的實驗報告。六、課程資源1.推薦教材：主要責(zé)任者.文獻(xiàn)題名[M].出版地:出版者,出版年.（1）尚濤.MATLAB基礎(chǔ)及其應(yīng)用教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2019．2.參考書：主要責(zé)任者.文獻(xiàn)題名[M].出版地:出版者,出版年.（1）劉學(xué)勇.MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011．（2）薛山.MATLAB基礎(chǔ)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2019．（3）王沫然.MATLAB與科學(xué)計算[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.（4）張德豐.MATLAB基礎(chǔ)與工程應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012．（5）于潤偉.MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用（第五版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2020．3.期刊：主要責(zé)任者.文獻(xiàn)題名[J].刊名,年,卷(期):起止頁碼．（1）叢波.基于MATLAB的數(shù)字圖像處理技術(shù)及應(yīng)用[J].中國科技信息,2011(5):3.（2）彭東海.基于MATLAB的常微分方程的求解及數(shù)值仿真[J].現(xiàn)代計算機,2020(29):5.（3）袁敏.基于Matlab的數(shù)字通信系統(tǒng)原理與控制仿真實驗[J].吉林大學(xué)學(xué)報,2020,38(5):5.（4）郗華.基于MATLAB的語音信號處理[J].現(xiàn)代信息科技,2020,4(17):3.（5）PalleroJ.L.G.GravPSO2D:A?Matlab?packagefor2DgravityinversioninsedimentarybasinsusingtheParticleSwarmOptimizationalgorithm.ComputersandGeosciences.2020,146.4.網(wǎng)絡(luò)資源：主要責(zé)任者.題名:其他題目信息[文獻(xiàn)類型標(biāo)識/文獻(xiàn)載體標(biāo)識].出版地:出版者,出版年(更新或修改日期)[引用日期].獲取或訪問路徑．（1）MathWorks公司主頁，.

（2）MATLAB中心，/matlabcentral/.（3）MAThTools站點，/MATLAB/index.html.

七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分；（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√442實驗25（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，以學(xué)時占比取各次成績的加權(quán)之和作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?0510作業(yè)15（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?63期末考核50（1）考核成績100分，以考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績；（2）主要考核matlab的基本內(nèi)容和基本操作方法，考核分析問題、解決問題的能力；（3）考核方式：大作業(yè)?！獭獭?01515合計：100分403030八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、期末考核等方式對學(xué)生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┛己顺煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100≥x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)20積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，不參與教學(xué)活動。作業(yè)30作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。不交作業(yè)1次，準(zhǔn)確率大于70%.不交作業(yè)2次，準(zhǔn)確率大于60%.不交作業(yè)3次及以上，準(zhǔn)確率