《工程計(jì)算技術(shù)》教學(xué)大綱-中外-32學(xué)時(shí)

PAGEPAGE6《工程計(jì)算技術(shù)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱工程計(jì)算技術(shù)課程編號(hào)課程性質(zhì)專業(yè)必修課課程類別專業(yè)基礎(chǔ)課開課單位機(jī)械制造教研室授課學(xué)期第六學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)2.0/32課內(nèi)學(xué)時(shí)32理論授課16上機(jī)學(xué)時(shí)16課內(nèi)實(shí)踐0實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0課外學(xué)時(shí)0適用專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（中外合作辦學(xué)）是否雙語(yǔ)否先修課程高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)后續(xù)課程優(yōu)化方法二、課程簡(jiǎn)介本課程是數(shù)學(xué)科學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的一門應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是科學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)。本課程重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)上常用的工程基本計(jì)算方法的原理和使用，為解決工程中遇到的各類數(shù)學(xué)問題提供基本的算法。通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握計(jì)算方法的基本知識(shí)，建立創(chuàng)造性思維。學(xué)會(huì)使用各種方法解決實(shí)際問題的技能技巧。并為后繼應(yīng)用型課程奠定基礎(chǔ)。三、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1.掌握數(shù)值插值、數(shù)據(jù)擬合的基本方法和機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本步驟，能夠運(yùn)用數(shù)值分析的的基本原理對(duì)機(jī)械工程問題進(jìn)行識(shí)別與描述，養(yǎng)成良好的算法設(shè)計(jì)思想。課程目標(biāo)2.能夠恰當(dāng)?shù)倪x用計(jì)算機(jī)軟件編寫相應(yīng)程序，解決機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其控制方面復(fù)雜工程數(shù)值分析的問題，并養(yǎng)成一絲不茍，精益求精，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓そ尘瘛＃ǘ┱n程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)12-1能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和機(jī)械工程學(xué)科的基本原理對(duì)機(jī)械工程問題進(jìn)行識(shí)別與描述2-問題分析課程目標(biāo)25-1能夠合理選擇與使用解決機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其控制方面復(fù)雜工程問題所需的多種儀器設(shè)備、信息資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具5-使用現(xiàn)代工具四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元數(shù)值分析引論（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）1、課程主要內(nèi)容誤差的來(lái)源與分類，絕對(duì)誤差，相對(duì)誤差，有效數(shù)字，函數(shù)的誤差，用計(jì)算機(jī)求解的過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。2、重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn):有效數(shù)字，相對(duì)誤差，絕對(duì)誤差，計(jì)算過程中的誤差，避免誤差影響的措施。難點(diǎn):有效數(shù)字，函數(shù)的誤差，誤差限。3、教學(xué)方法基于問題教學(xué)法、互動(dòng)式教學(xué)、小組合作學(xué)習(xí)4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果使學(xué)生了解數(shù)值分析與計(jì)算方法這門課程所研究的對(duì)象及其特點(diǎn)、理解數(shù)值分析這門課程是用計(jì)算機(jī)去解決各種數(shù)學(xué)問題的實(shí)用性很強(qiáng)的課程，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生能掌握數(shù)值計(jì)算中誤差及其特點(diǎn)；從而激發(fā)學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣。5.支撐課程目標(biāo)本單元知識(shí)、教學(xué)方式支撐的課程目標(biāo)1。第二單元數(shù)值插值法（6學(xué)時(shí)）1、課程主要內(nèi)容Lagrange插值，Newton插值，Newton等距插值，Hermite插值，插值余項(xiàng)，分段插值，三次樣條插值。2、重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn):Lagrange插值、Newton插值、三次樣條插值及余項(xiàng)。難點(diǎn):Newton插值，三次樣條插值。3、教學(xué)方法基于問題教學(xué)法、互動(dòng)式教學(xué)、小組合作學(xué)習(xí)4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果使學(xué)生了解插值的基本原理及能夠解決的實(shí)際問題的類型；理解插值函數(shù)與被插函數(shù)之間的近似關(guān)系.要求掌握Lagrange插值、Newton插值、三次樣條插值、分段插值以及它們余項(xiàng)。5.支撐課程目標(biāo)本單元知識(shí)、教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)1。第三單元數(shù)值擬合（4學(xué)時(shí)）1、課程主要內(nèi)容最小二乘擬合及應(yīng)用。2、重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn):曲線擬合的最小二乘法。難點(diǎn):二次擬合函數(shù)的構(gòu)造。3、教學(xué)方法基于問題教學(xué)法、互動(dòng)式教學(xué)、小組合作學(xué)習(xí)4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果了解數(shù)值擬合的基本原理及能夠解決的實(shí)際問題的類型；理解擬合這種數(shù)值計(jì)算方法屬于一種逼近法，擬合的目標(biāo)是要離散點(diǎn)盡量靠近擬合函數(shù)（這一點(diǎn)正好和插值相反）；掌握線性擬合函數(shù)和二次擬合函數(shù)的構(gòu)造。曲線擬合的最小二乘法。5.支撐課程目標(biāo)本單元知識(shí)、教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)1。第四單元機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）1、課程主要內(nèi)容機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念和基本術(shù)語(yǔ)；優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型；優(yōu)化問題的幾何描述；多目標(biāo)優(yōu)化問題的懲罰函數(shù)法。2、重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn):優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型的構(gòu)造難點(diǎn):懲罰函數(shù)法。3、教學(xué)方法基于問題教學(xué)法、互動(dòng)式教學(xué)、小組合作學(xué)習(xí)4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果掌握機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般步驟和建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的原則，能夠?qū)C(jī)械設(shè)計(jì)問題進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，能夠?qū)?jiǎn)單機(jī)構(gòu)或者材料加工問題進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。5.支撐課程目標(biāo)本單元知識(shí)、教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)1。第五單元上機(jī)實(shí)習(xí)（16學(xué)時(shí)）1、課程主要內(nèi)容MATLAB模塊及程序編寫規(guī)則、優(yōu)化工具箱常用的優(yōu)化函數(shù)的使用；拉格朗日多項(xiàng)式插值、牛頓插值、三次樣條曲線插值、線性擬合、二次擬合、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的算法設(shè)計(jì)、程序上機(jī)調(diào)試、結(jié)果分析，并完成上機(jī)實(shí)習(xí)報(bào)告。2、重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn):優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型的構(gòu)造難點(diǎn):優(yōu)化工具箱常用的優(yōu)化函數(shù)的使用3、教學(xué)方法基于問題教學(xué)法、互動(dòng)式教學(xué)、小組合作學(xué)習(xí)4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果了解科學(xué)和工程計(jì)算中常用算法的實(shí)現(xiàn)方法以及算法的有效性和可行性，加深學(xué)生對(duì)計(jì)算方法的理論及算法的理解，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和解決問題的能力，為今后更好地利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題奠定良好基礎(chǔ)。5.支撐課程目標(biāo)本單元知識(shí)、教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)2。（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排課內(nèi)課外學(xué)時(shí)比例第一單元數(shù)值分析引論基于問題教學(xué)法+互動(dòng)式教學(xué)+小組合作學(xué)習(xí)課程目標(biāo)121：1.5第二單元數(shù)值插值法基于問題教學(xué)法+互動(dòng)式教學(xué)+小組合作學(xué)習(xí)課程目標(biāo)161：1.5第三單元數(shù)值擬合基于問題教學(xué)法+互動(dòng)式教學(xué)+小組合作學(xué)習(xí)課程目標(biāo)141：1.5第四單元機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)基于問題教學(xué)法+互動(dòng)式教學(xué)+小組合作學(xué)習(xí)課程目標(biāo)141：1.5第五單元上機(jī)實(shí)習(xí)基于問題教學(xué)法+互動(dòng)式教學(xué)+小組合作學(xué)習(xí)+實(shí)操課程目標(biāo)2161：1.5合計(jì)3232：48五、課程考核及對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程的考核以考核學(xué)生能力與培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成與否為主要目的，以檢查學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的掌握程度和應(yīng)用能力為重要內(nèi)容，包括課堂作業(yè)、專題測(cè)試和上機(jī)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)。課程總評(píng)成績(jī)?yōu)榘俜种疲n堂作業(yè)權(quán)重25%，專題測(cè)試權(quán)重25%，上機(jī)報(bào)告權(quán)重50%。各考核環(huán)節(jié)所占分值比例可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，建議值及考核細(xì)則如下。課程成績(jī)構(gòu)成及比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則支撐的課程目標(biāo)課堂作業(yè)25%課程作業(yè)100誤差、拉格朗日插值、牛頓插值、三次樣條曲線插值、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)等章節(jié)內(nèi)容主要考核學(xué)生對(duì)各章知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度、知識(shí)應(yīng)用和工程態(tài)度；每次作業(yè)按100分制單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)最終成績(jī)。課程目標(biāo)1專題測(cè)試25%專題測(cè)試100在每個(gè)專題學(xué)習(xí)結(jié)束后的一兩周內(nèi)，完成指定的專題測(cè)試，系統(tǒng)自動(dòng)記錄成績(jī)。課程目標(biāo)1上機(jī)報(bào)告50%上機(jī)實(shí)習(xí)報(bào)告100根據(jù)實(shí)習(xí)報(bào)告的完成情況和結(jié)果分析的情況進(jìn)行評(píng)分課程目標(biāo)2課程考核標(biāo)準(zhǔn)如下表。考核環(huán)節(jié)基本要求評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)75-89分60-74分0-59分課程作業(yè)誤差、拉格朗日插值、牛頓插值、三次樣條曲線插值、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)等章節(jié)內(nèi)容（支撐課程目標(biāo)1）認(rèn)真完成作業(yè)；基本概念正確、邏輯清楚、結(jié)果正確、作答規(guī)范、層次分明，語(yǔ)言精煉。認(rèn)真完成作業(yè)；基本概念正確結(jié)論基本正確、論述基本清楚，層次較規(guī)范。較認(rèn)真完成；基本概念基本正確；論述基本清楚；層次基本規(guī)范。抄襲作業(yè)；基本概念不清楚、圖及數(shù)據(jù)等不正確，解題過程不清。專題測(cè)試在每個(gè)專題學(xué)習(xí)結(jié)束后的一兩周內(nèi)，完成不少于3次的專題測(cè)試。（支撐課程目標(biāo)1）按參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行上機(jī)報(bào)告拉格朗日多項(xiàng)式插值、牛頓插值、三次樣條曲線插值、線性擬合、二次擬合、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的算法設(shè)計(jì)、程序上機(jī)調(diào)試、結(jié)果分析。（支撐課程目標(biāo)2）對(duì)算法的原理闡述準(zhǔn)確；對(duì)算法實(shí)現(xiàn)的程序簡(jiǎn)單有效；結(jié)果分析正確；報(bào)告規(guī)范與格式對(duì)算法的原理闡述比較清晰準(zhǔn)確；對(duì)算法實(shí)現(xiàn)的程序比較簡(jiǎn)單有效；結(jié)果分析比較正確；報(bào)告格式欠規(guī)范對(duì)算法的原理闡述比較清晰；對(duì)算法實(shí)現(xiàn)的程序比較麻煩有效；結(jié)果分析基本正確；報(bào)告格式不規(guī)范或不全面未完成報(bào)告內(nèi)容六.使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源(一)使用教材馬東升，董寧.《數(shù)值計(jì)算方法》，機(jī)械工業(yè)出版社，2017年。(二)相關(guān)推薦書目1．顏慶津.《計(jì)算方法》(修訂版)，北京航空