《MATLAB與工程計算》課程教學大綱課程名稱：MATLAB與工程計算MATLABandCalculationforEngineers課程編號：021070030課程性質：□必修選修課程類別：□通識課程專業課程￡實踐教學適用專業：交通工程課程學時：總學時：24，其中理論學時：12，實驗學時：12課程學分：1.5分應開課學期：第四學期先修課程：《高等數學》、《線性代數》等任課學院、系部：能源科學與工程學院交通工程（系）教研室一、課程簡介本課程為交通工程專業學生開設的專業選修課程，其任務是使學生熟練掌握MATLAB軟件的使用，能夠進行工程數值計算。本課程內容可提高學生分析問題和解決問題的綜合能力，MATLAB分析可應用于道路施工設計和交通運輸優化等工程實踐方面。二、課程教學的目標及與畢業要求的關系（一）課程目標課程總目標：使學生能夠熟練掌握MATLAB軟件的基本功能，提高學生分析問題、解決問題的能力。課程目標1：使學生掌握MATLAB軟件的基本理論和使用方法，能夠進行數值運算、數據處理等操作；課程目標2：培養學生的邏輯和判斷能力，掌握MATLAB程序設計結構，提出算法進行程序語言設計解決交通工程中的問題。（二）課程目標與畢業要求的對應關系本課程目標支持的主要畢業要求如下表：課程目標畢業要求1．使學生掌握MATLAB軟件的基本理論和使用方法，能夠進行數值運算、數據處理等操作；畢業要求2：能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業知識用于解決交通系統復雜工程技術問題。2．培養學生的邏輯和判斷能力，掌握MATLAB程序設計結構，提出算法進行程序語言設計解決交通工程中的問題。畢業要求6：能夠有效地運用計算機技術、信息資源及現代工程工具，能夠利用交通專業軟件對交通現象進行預測與模擬，并能夠綜合運用于解決交通工程實際問題。三、課程教學的基本內容及教學安排（一）課程教學的內容及學時安排知識單元知識點學時數課程目標線下授課線上授課實驗/實踐1.MATLAB系統環境知識點1.1：MATLAB概貌；知識點1.2：MATLAB系統環境的準備；知識點1.3：MATLAB操作界面；知識點1.4：MATLAB基本操作22課程目標12.MATLAB數據及其運算知識點2.1：MATLAB數值數據；知識點2.2：MATLAB矩陣的表示；知識點2.3：變量及其操作；知識點2.4：MATLAB常用內部函數；知識點2.5：MATLAB運算；知識點2.6：字符串42課程目標13.MATLAB矩陣處理知識點3.1：特殊矩陣；知識點3.2：矩陣變換；知識點3.3：矩陣求值；知識點3.4：矩陣的特征值與特征向量22課程目標24.MATLAB程序流程控制知識點4.1：M文件；知識點4.2：程序控制結構；知識點4.3：函數文件24課程目標25.MATLAB數據分析與多項式計算知識點6.1：數據統計分析；知識點6.2：多項式計算22課程目標2合計1212（二）課堂實驗/實踐教學內容及要求序號項目名稱內容、要求學時實驗/實踐類別實驗/實踐類型每組人數必做/選做課程目標1MATLAB系統環境與運算基礎1．練習MATLAB軟件啟動方式、退出方式；2．熟悉MATLAB軟件的操作界面組成；3．練習MATLAB設置搜索路徑的方式；4．練習命令行、續行符號、注釋符號的使用；5．練習MATLAB軟件幫助系統的使用。1．練習定義不同數據類型的數據；2．練習科學記數法的表示方式；3．練習矩陣的建立方式；4．練習冒號表達式；5．練習矩陣元素的引用；6．練習變量和賦值語句；7．練習常用數學函數；8．練習算術運算、關系運算、邏輯運算；9．練習字符串輸入。4上機操作型1必做課程目標12MATLAB矩陣處理1．練習通用的特殊矩陣；2．練習專門學科的特殊矩陣；3．練習對角陣與三角陣；4．練習矩陣的轉置與旋轉；5．練習矩陣的逆；6．練習矩陣求值；7．練習矩陣的特征值與特征向量。2上機操作型1必做課程目標23MATLAB程序流程控制1．練習M文件的建立與打開；2．練習數據的輸入與輸出；3．練習if語句結構；4．練習switch語句結構；5．練習for語句結構；6．練習while語句結構。4上機操作型1必做課程目標24MATLAB數據分析與多項式計算1．練習數據統計分析功能，包括最大值與最小值、求和與求積、平均值和中值、累加和與類乘積、標準差與相關系數、排序；2．練習多項式計算功能，包括多項式的四則運算、導函數、求值、求根；3．練習數據插值，包括一維數據插值、二維數據插值；4．練習曲線擬合。2上機操作型1必做課程目標2基本要求1．精確掌握函數名的書寫方式；2．基本掌握各類語句結構的格式用法；3．能夠運用MATLAB軟件進行工程計算。注：實驗/實踐類別：專業、上機等實驗/實踐類型：操作型、驗證型、演示型、綜合型等。四、本課程與其他課程的聯系先修課程為《高等數學》、《線性代數》等課程。五、教材與其他教學資源（含教學參考書或在線資源）（一）建議教材劉衛國主編.MATLAB程序設計與應用（第3版）[M].高等教育出版社,2019.（二）其他教學資源[1]薛山編.MATLAB基礎教程[M]，清華大學出版社,2017[2]肖漢光主編.MATLAB大學教程[M],電子工業出版社,2016[3]蔡旭暉，劉衛國，蔡立燕著.MATLAB基礎與應用教程[M],人民郵電出版社,2009六、教學方法與學習建議授課方式:課堂教學與上機實驗相結合的方式。重點和難點：通過課堂講授掌握MATALB軟件的基本規則，熟悉軟件編程語言，清楚矩陣運算、程序結構等內容的核心知識點。通過上機練習加強和鞏固學習效果，達到夯實基礎、重點掌握的目的。后續自主學習建議：建議課后多進行上機實踐練習，查閱相關資料。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核課程考核方式:平時考核、實驗報告、結課考試成績評定方式:1、平時考核成績占總成績的15%；2、實驗報告成績占總成績的35%；3、結課考試成績占總成績的50%。（二）課程目標與考核內容的關系課程具體目標與知識單元和考試內容的關系如下：課程目標知識單元考試內容1．使學生掌握MATLAB軟件的基本理論和使用方法，能夠進行數值運算、數據處理等操作；1.MATLAB系統環境2.MATLAB數據及其運算MATLAB操作界面；MATLAB基本操作；MATLAB數值數據；MATLAB矩陣的表示；變量及其操作；MATLAB常用內部函數；MATLAB運算；字符串2．培養學生的邏輯和判斷