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課程簡介 Course Introduction

課程描述
MATLAB是一種以數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)圖示為主的計(jì)算機(jī)軟件。它將適合迭代分析和設(shè)計(jì)過程的桌面環(huán)境與直接表達(dá)矩陣和數(shù)組運(yùn)算的編程語言相結(jié)合，包含了適應(yīng)多個(gè)學(xué)科的專業(yè)軟件包，以及完善的程序開發(fā)功能。MATLAB對工程師和科學(xué)家而言，是最易學(xué)和最高效的軟件環(huán)境。對訓(xùn)練學(xué)生的職業(yè)能力、提高實(shí)踐水平影響很大。
本課程要求學(xué)生掌握MATLAB的數(shù)據(jù)類型、矩陣輸入和操作方法、語法結(jié)構(gòu)、函數(shù)的使用以及二維、三維圖形的繪圖功能，并能夠熟練地將MATLAB應(yīng)用于學(xué)習(xí)中，解決相關(guān)課程中的復(fù)雜計(jì)算問題和數(shù)據(jù)的圖形化等問題。該課程的學(xué)習(xí)不僅有助于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握MATLAB語言的使用方法和技巧，提高多角度分析和解決問題的能力、以及綜合實(shí)踐的能力，更可協(xié)助學(xué)生理解和應(yīng)用后續(xù)課程如《信號與系統(tǒng)》、《自動控制原理》、《通信原理》、《數(shù)字信號處理》等課程知識的能力。MATLAB語言初步課程是數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)軟件編程技術(shù)相結(jié)合的一門課，以各類數(shù)學(xué)問題的數(shù)值解法為研究對象，包括對方法的推導(dǎo)、描述以及對整個(gè)求解過程的分析，并由此為計(jì)算機(jī)提供實(shí)際可行、理論可靠、計(jì)算復(fù)雜度好（指占用內(nèi)存空間少以及計(jì)算復(fù)雜度低）的各種數(shù)值算法。強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)理論與計(jì)算技術(shù)緊密結(jié)合。
課程目標(biāo)
MATLAB語言初步是工科學(xué)生必須掌握的基本技能。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握MATLAB語言的基本語法，基本應(yīng)用和基本編程等，并達(dá)到下列學(xué)習(xí)目標(biāo):
1.理解和掌握求解線性方程組、非線性方程、插值與擬合等的數(shù)值方法和相關(guān)原理，掌握對應(yīng)算法的分析和設(shè)計(jì)能力，核心能力1.
2.掌握常見的數(shù)值算法在MATLAB上的編程實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)的可視化應(yīng)用，并具有應(yīng)用MATLAB開展數(shù)據(jù)分析、圖形分析的能力，核心能力2。
3.根據(jù)實(shí)際需要，具備選擇合適的開發(fā)平臺進(jìn)行MATLAB程序設(shè)計(jì)的能力，核心能力3。
4. 養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的意識，通過培養(yǎng)持續(xù)學(xué)習(xí)的能力拓展知識層面，掌握能夠應(yīng)用MATLAB來輔助專業(yè)學(xué)習(xí)能力，時(shí)刻關(guān)注數(shù)值算法的發(fā)展和優(yōu)化，核心能力7。
5.在教師的指導(dǎo)下完成每周實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，遵守職業(yè)規(guī)范和道德，并可自主加入助教團(tuán)隊(duì)，訓(xùn)練嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶I(yè)學(xué)習(xí)及工作習(xí)慣，核心能力8。

教學(xué)大綱 Teaching Syllabus

（一）實(shí)驗(yàn)1 MATLAB軟件入門與學(xué)習(xí)

主要知識點(diǎn):

1.1 MATLAB軟件的安裝，基本功能，基本應(yīng)用和窗口設(shè)置

1.2 MATLAB語言的基本語法和使用

1.3 MATLAB中M文件的編輯

1.4 MATLAB中函數(shù)的編寫與調(diào)用

1.5 總結(jié)-MATLAB工具箱介紹

1.6 Matlab 符號運(yùn)算*（拓展與自主學(xué)習(xí)部分）

實(shí)驗(yàn)要求:通過本次實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握MATLAB的安裝和使用，建議同學(xué)們在自己的PC上進(jìn)行軟件安裝，便于完成課后實(shí)驗(yàn)。通過本次實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)掌握MATLAB的基本語法，M文件的編輯，函數(shù)的編寫和調(diào)用等基本應(yīng)用。

重點(diǎn):MATLAB的基本語法，M文件的編輯和使用。

難點(diǎn):函數(shù)的編寫和調(diào)用。

采用的教學(xué)方法:教師講解與演示，學(xué)生練習(xí)和使用

講授學(xué)時(shí):6學(xué)時(shí)

實(shí)踐學(xué)時(shí):2學(xué)時(shí)

（二）實(shí)驗(yàn)2 MATLAB的可視化應(yīng)用

主要知識點(diǎn):

2.1二維曲線和圖形的基本指令和應(yīng)用

2.2三維曲線和曲面的基本指令和應(yīng)用

2.3 特殊繪圖*（拓展與自主學(xué)習(xí)部分）

實(shí)驗(yàn)要求:通過本次實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握MATLAB的數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化應(yīng)用。掌握曲線、曲面繪制的基本技法和指令。

重點(diǎn):MATLAB曲線、曲面繪制的基本技法和指令。

難點(diǎn):大數(shù)據(jù)時(shí)代，需要人們從數(shù)據(jù)中找出規(guī)律，而數(shù)據(jù)的圖形表示，可以幫助人們發(fā)現(xiàn)規(guī)律。故學(xué)習(xí)本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)是能夠根據(jù)需要畫出各種有特色的圖形，為科研做準(zhǔn)備。

采用的教學(xué)方法:教師講解與演示，學(xué)生練習(xí)和使用

講授學(xué)時(shí):4學(xué)時(shí)

實(shí)踐學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

（三）實(shí)驗(yàn)3 求解線性方程組

主要知識點(diǎn):

3.1求解線性方程組

3.2 MATLAB反斜線符號算符

3.3一個(gè)3*3的例子

3.4解線性方程組的迭代法*（拓展與自主學(xué)習(xí)部分）

實(shí)驗(yàn)要求:通過本次實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握MATLAB在求解線性方程組中的應(yīng)用，調(diào)用MATLAB函數(shù)求解和自己撰寫函數(shù)求解進(jìn)行對比。

重點(diǎn):MATLAB在求解線性方程組中的應(yīng)用。

難點(diǎn):自己撰寫求解線性方程組的函數(shù)，并檢查其效率。