《Matlab仿真應(yīng)用》教學(xué)大綱

《Matlab仿真應(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：21150191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16學(xué)時，上機16學(xué)時）先修課程：電機及拖動技術(shù)、自動控制原理C等后續(xù)課程：畢業(yè)設(shè)計適用專業(yè)：電纜工程開課單位：電纜工程學(xué)院一、課程說明《Matlab仿真應(yīng)用》是電纜工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課。本課程以Matlab軟件為平臺，深入淺出地介紹了編程基礎(chǔ)知識及工程應(yīng)用，包括Matlab安裝與桌面環(huán)境、Matlab語言入門、Matlab數(shù)組、矩陣創(chuàng)建及運算、元胞數(shù)組、字符數(shù)組、結(jié)構(gòu)數(shù)組、數(shù)值計算、繪圖、符號計算，然后給出了Matlab仿真，包括電路分析仿真、自動控制原理仿真等，為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程及以后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。本課程注重培養(yǎng)學(xué)生的計算機輔助設(shè)計與仿真的能力，以實際案例展示軟件應(yīng)用的最新發(fā)展，使學(xué)生了解我國軟件技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及與世界相關(guān)行業(yè)的差距，增強學(xué)生的民族自豪感和時代緊迫感。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：具有健康的身心、良好的人文素養(yǎng)和團隊合作精神、有效的溝通與表達能力及工程項目管理能力，能夠勝任團隊工作中的相應(yīng)角色。課程目標(biāo)2：掌握Matlab軟件的基本語法、基本編程結(jié)構(gòu)及常用數(shù)學(xué)函數(shù)的使用，能夠進行簡單的MATLAB程序編寫，實現(xiàn)常用數(shù)學(xué)問題求解。課程目標(biāo)3：掌握Matlab矩陣表達與矩陣運算，能夠?qū)仃囘M行各種操作，并利用矩陣對線性方程組求解等數(shù)學(xué)問題進行建模與分析。課程目標(biāo)4：掌握Matlab繪圖方法，能夠進行二維及簡單的三維繪圖，并進行必要的圖形修飾。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《Matlab仿真應(yīng)用》課程教學(xué)目標(biāo)對電纜工程專業(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2.問題分析2.2能根據(jù)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理分析電纜工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，獲得多種解決方案。課程目標(biāo)1：具有健康的身心、良好的人文素養(yǎng)和團隊合作精神、有效的溝通與表達能力及工程項目管理能力，能夠勝任團隊工作中的相應(yīng)角色；M5.使用現(xiàn)代工具5.3能夠針對具體對象，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，模擬和預(yù)測電纜工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，并能夠分析和理解其局限性。課程目標(biāo)2：掌握Matlab軟件的基本語法、基本編程結(jié)構(gòu)及常用數(shù)學(xué)函數(shù)的使用，能夠進行簡單的Matlab程序編寫，實現(xiàn)常用數(shù)學(xué)問題求解；課程目標(biāo)3：掌握Matlab矩陣表達與矩陣運算，能夠?qū)仃囘M行各種操作，并利用矩陣對線性方程組求解等數(shù)學(xué)問題進行建模與分析；課程目標(biāo)4：掌握Matlab繪圖方法，能夠進行二維及簡單的三維繪圖，并進行必要的圖形修飾。H12.終身學(xué)習(xí)12.2能適應(yīng)職業(yè)發(fā)展要求，及時關(guān)注并跟蹤、把握電纜工程及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域前沿理論、技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，具備不斷獲取新的知識、技能，持續(xù)自我提升的能力。課程目標(biāo)1：具有健康的身心、良好的人文素養(yǎng)和團隊合作精神、有效的溝通與表達能力及工程項目管理能力，能夠勝任團隊工作中的相應(yīng)角色。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)時上機學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.Matlab安裝環(huán)境與桌面環(huán)境1.1Matlab產(chǎn)品體系1.2Matlab桌面環(huán)境1.3命令行窗口的數(shù)據(jù)顯示格式1.4常用控制指令1.5Matlab的幫助系統(tǒng)及使用教學(xué)要求：使學(xué)生掌握Matlab的安裝環(huán)境與安裝方式；掌握操作界面的切換與調(diào)整；掌握命令行窗口的數(shù)據(jù)顯示格式。重點：操作界面的切換與調(diào)整。2012.Matlab語言入門2.1矩陣和數(shù)組2.2變量2.3運算符2.4M文件與M函數(shù)2.5流程控制語句教學(xué)要求：使學(xué)生了解Matlab中矩陣和數(shù)組的概念；掌握運算符的使用方法；掌握M文件與M函數(shù)的使用方法與關(guān)系；掌握Matlab中流程語句的使用方法。重點：矩陣和數(shù)組的概念；M文件與M函數(shù)的使用方法與關(guān)系；Matlab中流程語句的使用方法。難點：M文件與M函數(shù)的使用方法與關(guān)系；Matlab中流程語句的使用方法。442、33.Matlab數(shù)組、矩陣創(chuàng)建及運算3.1向量創(chuàng)建3.2矩陣創(chuàng)建3.3矩陣元素的訪問3.4矩陣和數(shù)組元素的運算3.5多維數(shù)組3.6稀疏矩陣3.7元胞數(shù)組3.8字符串?dāng)?shù)組3.9結(jié)構(gòu)數(shù)組教學(xué)要求：使學(xué)生掌握Matlab中向量、矩陣的創(chuàng)建方法；掌握矩陣中元素的訪問；掌握矩陣和數(shù)組元素的運算；了解多維數(shù)組和稀疏矩陣的概念；了解元胞數(shù)組的創(chuàng)建與操作；掌握字符串?dāng)?shù)組的操作。重點：矩陣創(chuàng)建；矩陣和數(shù)組元素的運算。442、34.Matlab繪圖4.1基本繪圖4.2繪制常用的二維圖形4.3繪制常用的三維圖形4.4圖形標(biāo)題，坐標(biāo)軸的設(shè)置方法4.5圖形的復(fù)制與打印教學(xué)要求：使學(xué)生掌握Matlab繪圖的基本語句；掌握二維圖形的繪制方法；掌握基本的三維圖形的繪制方法；掌握圖形標(biāo)題，坐標(biāo)軸的標(biāo)注及圖形的復(fù)制和打印。重點：二維圖形的繪制方法；圖形標(biāo)題，坐標(biāo)軸的設(shè)置方法。4445.Matlab數(shù)值計算5.1多項式運算5.2多項式的乘法與除法5.3曲線擬合方法及工具5.4方程求解5.5積分、微分的使用教學(xué)要求：使學(xué)生掌握Matlab多項式運算方法；掌握曲線擬合方法；掌握方程組的求解；掌握積分、微分方法的使用。重點：方程組求解；積分、微分方法使用。242合計16162.上機部分上機部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3上機項目、上機內(nèi)容與學(xué)時上機項目上機內(nèi)容和要求上機學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.Matlab的基本操作和基本運算上機內(nèi)容：練習(xí)Matlab命令的基本操作；練習(xí)m文件的基本操作；Matlab數(shù)值的基本運算等。上機要求：學(xué)習(xí)了解Matlab語言環(huán)境。41、2、32.Matlab的數(shù)組、矩陣的創(chuàng)建與運算上機內(nèi)容：練習(xí)Matlab數(shù)組、矩陣的創(chuàng)建與運算方法。上機要求：學(xué)習(xí)了解Matlab數(shù)組、矩陣的計算環(huán)境。41、2、33.Matlab圖形的繪制上機內(nèi)容：學(xué)習(xí)Matlab的各種二維、三維繪圖；學(xué)習(xí)Matlab的繪圖修飾（多種繪圖，圖形注釋，繪圖顏色，色圖矩陣）。上機要求：學(xué)習(xí)了解Matlab繪圖環(huán)境與繪圖設(shè)置。41、44.Matlab數(shù)值計算上機內(nèi)容：學(xué)習(xí)Matlab中多項式的運算方法；練習(xí)方程組的求解方法；積分、微分方法的使用方法。上機要求：學(xué)習(xí)了解Matlab的數(shù)值計算環(huán)境。41、2合計16五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授和軟件應(yīng)用（理論實踐結(jié)合）為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、上機等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)，使學(xué)生比較全面地理解仿真的基本原理、方法和特點，掌握將軟件仿真與應(yīng)用相結(jié)合的知識和技能，具備運用軟件技術(shù)實現(xiàn)分析、輔助設(shè)計與仿真的能力。在上機教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生Matlab仿真應(yīng)用的基本理論、基本知識和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材王敏杰,朱連軒,潘金鳳.MATLAB編程基礎(chǔ)與工程應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2022.2.參考書（1）劉德勝,趙魁,陳曉偉.MATLAB建模與仿真應(yīng)用教程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2022.（2）王正林.MATLAB/Simulink與控制系統(tǒng)仿真[M].北京:電子工業(yè)出版社,2020.（3）李國勇.計算機仿真技術(shù)與CAD（第4版）[M].北京:電子工業(yè)出版社,2016.（4）徐保國.MATLAB/Simulink實用教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2017.（5）李獻.MATLAB/Simulink系統(tǒng)仿真[M].北京:清華大學(xué)出版社,2017.（6）王晶.電力系統(tǒng)的MATLAB/SIMULINK仿真與應(yīng)用[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2018.（7）楊辰光.機器人仿真與編程技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2018.3.期刊（1）科技資訊,北京國際科技服務(wù)中心.（2）系統(tǒng)仿真學(xué)報,中國仿真學(xué)會.（3）實驗技術(shù)與管理,清華大學(xué).（4）電網(wǎng)與清潔能源,國網(wǎng)陜西省電力公司;西安理工大學(xué)水利水電土木建筑研究設(shè)計院.（5）電網(wǎng)技術(shù),國家電網(wǎng)有限公司.（6）儀器與儀表學(xué)報,中國儀器儀表學(xué)會.（7）ComputerVisionandImageUnderstanding,UNITEDSTATES.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）MATLAB中文論壇:.（2）Mathworks:/products/simulink.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/評價細則課程目標(biāo)1234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。√√√√3223上機過程15（1）根據(jù)每次的上機操作過程及完成情況和評分，滿分100分；（2）每次上機單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以上機成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭獭?444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?！獭獭獭?443期末考核60（1）期末考核方式為大作業(yè)；（2）期末大作業(yè)成績100分，以期末大作業(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。√√√√15151515合計：100分25252525八、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)、平時作業(yè)、上機操作過程、期末大作業(yè)成績等方式對學(xué)生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┐笞鳂I(yè)成績和過程性考核成績組成。其中：期末大作業(yè)成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），作業(yè)評價、課堂討論、上機操作過程等過程性評價成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性評價和期末大作業(yè)分值分配與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。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)25筆記完整，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。筆記不完整，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。上機過程37.5上機預(yù)習(xí)認(rèn)真，能夠熟練掌握方法與步驟，上機操作過程熟練、規(guī)范，遵規(guī)守紀(jì)、團結(jié)協(xié)作，上機結(jié)果詳實、結(jié)論清晰、討論合理。上機前有預(yù)習(xí)，能夠掌握方法與步驟，上機操作過程正確、規(guī)范，遵規(guī)守紀(jì)、團結(jié)協(xié)作，