中国海洋大学MATLAB语言课程大纲理论-课程

中国海洋大学 MATLAB语言 课程大纲（理论+实验课程） 英文名称（Matlab Language） 【开课单位】 物理系 【课程模块】 学科基础 【课程编号】 【课程类别】 选修 【学时数 】 64（理论 32 实践 32 ） 【学分数 】 3 一、课程描述 本课程大纲根据2011年本科人才培养方案进行修订。 由于MATLAB软件强大的数据计算和图形处理能力，使其近年来在科学计算、工程设计、经济学等多领域得到了广泛的应用，同样也成为物理系本科学生今后学习、科研和工作中几乎不可缺少的一门专业技能，正因如此，MATLAB语言成为物理系专业学生的主要课程之一。 本课程总学时46，包括32学时的理论课和32学时的实验训练课。理论课与实验课同步进行、有机结合。教学中采用解决实例问题与讲授基础知识相结合的教学模式，以培养学生程序化的思维模式及利用程序解决问题的能力。本课程与线性代数、C语言、数值分析等课程有着较强的联系，它们之间内容上相辅相成，学习时可以相互促进加深理解。 （一） 教学对象 本课程是物理学专业的学科基础课程，授课对象为大一学生。 （二） 教学目标 本课程的目标是让学生掌握利用MATLAB编程解决实际问题的思路、方法和技巧，熟悉MATLAB中的各项主要功能及实现方式，开展对实际问题解决的训练，实现学生的编程思维的形成和编程技能的提高，培养能够在科学计算及各专业领域从事借助MATLAB编程和开发解决实际问题的专门人才。 具体内容上，一方面通过解读实例程序的编写思路，让学生从多层面（MATLAB解决问题的流程、数值化的解题思路、程序化的流程控制方式）领会并逐渐形成计算机编程的思维模式，并更深刻的意识到除编程工具本身之外，基础理论在解决实际问题中同样发挥着重要的意义；另一方面通过对MATLAB程序的学习、跟做和练习，让学生掌握MATLAB的主要内容，包括：MATLAB编程解决实际问题的整个过程和MATLAB的代码执行方式、基本的矩阵操作和数值分析函数、程序控制语句和图形绘制方法、图形用户界面和MATLAB程序编译方法，以及几种专业的工具箱的使用。 （三） 先修课程 无 二、教学内容 第一篇 MATLAB初级-学会使用MATLAB 2 （一）第1章 计算机编程应用概述 1、教学目的和要求 了解计算机编程在科学计算仿真和应用软件开发上的概括；了解MATLAB在实际应用中的价值及应用领域。 2、讲授内容 1) 科学计算及仿真 2) 应用软件开发 3) MATLAB的应用领域 3、教学重点与难点 重点：MATLAB在实际应用中的价值。 难点：MATLAB与其他科学计算平台、软件开发工具的各种特点。 （二）第2章 领会、跟做第一个MATLAB程序 1、教学目的和要求 通过跟做完整的MATLAB程序领会MATLAB解决实际问题的流程和思路，掌握从文件读取、数据处理、数据显示到结果存储的整个过程。 2、讲授内容 1) MATLAB简介 2) MATLAB安装 3) 解决实际问题流程 4) 实际问题 5) 文件读取 6) 数据的存在方式-变量 7) 数据的显示方式-查看、绘图 8) 数据的处理 9) 结果的显示与存储 3、实验内容 1) 跟做第一个MATLAB程序 2) 第一个MATLAB程序的衍生练习 3) 各种格式文件数据读取与存储 4) 不同形式的二维图形绘制 5) 图形窗口的栅格显示、放大等属性设置 4、教学重点与难点 重点：MATLAB解决问题流程的理解和整个过程的掌握。 难点：利用计算程序解决问题的认识和变量作为程序操作核心对象的领会。 3 （三）第3章 MATBLAB三种代码执行方式 1、教学目的和要求 了解 MATLAB的三种代码书写及执行方式；掌握由Command Window命令到m脚本，再到m函数的演变过程；掌握三种代码执行方式的异同和各自优缺点及适用特点。 2、讲授内容 1) Command Window命令 2) 脚本编程 3) 函数编程 3、实验内容 1) 跟做实例程序由Command Window命令到m脚本，再到m函数的演变过程 2) 感受Command Window命令与m脚本程序共用Work Space变量，并相互干扰 3) 练习m脚本中clear all，clc命令应用 4) 练习m函数中调用MATLAB库函数，及库函数追踪查看 5) 练习m函数的主从函数结构，自己编写子函数并调用 6) 学习扩展MATLAB的函数搜索路径 4、教学重点与难点 重点：学习三种代码执行方式及其特点。 难点：m脚本和m函数在对待变量上的不同。 第二篇 MATLAB中级-理论函数并重、严谨技巧兼顾 （四）第4章 矩阵分析与函数实现 1、教学目的和要求 了解矩阵及其运算理论对于MATLAB编程的指导意义；掌握MATLAB中的矩阵创建及基本操作函数；了解MATLAB其他矩阵分析函数及功能。 2、讲授内容 1) 矩阵的概念与运算 2) MATLAB中矩阵的创建与操作 3) 跟做2：二维矩阵分析与图形展示 3、实验内容 1) 跟做实例程序2 2) 跟做程序的衍生练习 3) 各种矩阵运算的函数实现 4) 不同形式的三维图形绘制 4 4、教学重点与难点 重点：领会理论基础对于编程的意义；MATLAB中对于矩阵的可控操作。 难点：MATLAB对于矩阵中任意元及多元模块的准确操作。 （五）第5章 数值分析与函数实现 1、教学目的和要求： 领会数值方法求解数学问题的思维模式；掌握MATLAB中的基本数值分析函数；了解MATLAB的其他数值分析功能。 2、讲授内容： 1) 数学问题求解的数值化思维 2) MATLAB中的数值分析函数 3) 跟做3：拟合、插值对比与应用 3、实验内容 1) 跟做实例程序3 2) 跟做程序的衍生练习 3) 各种数值分析的函数实现 4、教学重点与难点 重点：数值方法解决数学问题的思维模式；基本的MATLAB数值分析函数。 难点：数值化处理问题思维模式的形成；拟合和插值的异同。 （六）第6章 程序设计思路与技巧 1、教学目的和要求： 了解程序化的流程控制方式；掌握MATLAB中的程序流程控制语句；掌握MATLAB中程序调试的技巧。 2、讲授内容： 1) 生活中的流程与程序化 2) 程序流程控制语句 3) 跟做4：严谨的程序流程 4) 程序调试与优化 3、实验内容 1) 跟做实例程序4 2) 跟做程序的衍生练习 3) 练习程序的调试 4) 程序优化的测试练习 5 4、教学重点与难点 重点：流程的程序控制方式及MATLAB中的控制语句。 难点：针对实际问题的严谨的程序流程控制设计 （七）第7章 图形属性与灵活绘图 1、教学目的和要求： 掌握图形属性设置方法和多图绘制方法；了解图形对象的句柄控制。 2、讲授内容： 1) 图形属性设置 2) 多图绘制 3) 图形对象操控 3、实验内容 1) 跟做多图绘制实例程序 2) 跟做程序的衍生练习 3) 图形属性的m函数及属性编辑工具更改练习 4) 图形对象的句柄操作练习 4、教学重点与难点 重点：图形属性的个性化设置及多图绘制方法。 难点：图形对象的句柄操控。 第三篇 MATLAB高级-可视界面、交互编程、专业应用 （八）第8章 可视化用户界面（GUI） 1、教学目的和要求： 了解图形用户界面的用途和设计方法；掌握GUI的制作方法；了解GUI文件的含义和功能。 2、讲授内容： 1) 友好的用户界面设计 2) GUI文件 3) 跟做5：GUI界面设计 3、实验内容 1) 跟做实例程序5 2) 跟做程序的衍生练习 3) 各种GUI控件练习 6 4、教学重点与难点 重点：图形用户界面的用途和制作方法。 难点：GUI各控件参数的传递及GUI文件的功能。 （九）第9章 不同语言交互编程 1、教学目的和要求： 了解多语言交互编程的模式和思路；掌握程序语言编译的含义及exe、dll的含义、用途；了解MATLAB使用其他语言程序的方法；了解MATLAB与Word、Excel混合使用的方法。 2、讲授内容： 1) 供其他语言使用的MATLAB程序 2) MATLAB使用的其他语言程序 3) 与Word、Excel混合使用 3、实验内容 1) 跟做m函数编译实例程序 2) 跟做程序的衍生练习 3) 练习Notebook使用 4、教学重点与难点 重点：多语言交互编程的模式和思路；MATLAB语言的编译。 难点：多语言交互编程接口的理解。 （十）第10章 MATLAB的专业应用 1、教学目的和要求： 了解MATLAB在专业领域的应用概括及工具箱的含义；掌握三种以上专业工具箱的函数意义和使用方法。 2、讲授内容： 1) 符号代数 2) 图像处理 3) 通信仿真 4) 统计分析 5) 通信仿真 6) 金融分析 7) 人工智能 3、实验内容 1) 跟做专业应用实例程序 7 2) 跟做程序的衍生练习 3) 各种专业工具箱函数练习 4、教学重点与难点 重点：学会应用MATLAB工具箱解决专业实际问题的思路和方法。 难点：专业理论与MATLAB函数的相互融合；利用MATLAB编程解决专业问题的思路形成。 三、教学环节及学时分配 本课程总学时 64 学时（理论 32 实践 32 ） 课程教学学时分配表 教学内容 总学时 课堂教学学时 课外辅导/课外实践学时 备注 理论讲授 实践环节 第1章 计算机编程应用概述 2 2 0 第2章 领会、跟做第一个MATLAB程序 12 6 6 第3章 MATBLAB三种代码执行方式 8 4 4 第4章 矩阵分析与函数实现 4 2 2 第5章 数值分析与函数实现 4 2 2 第6章 程序设计思路与技巧 8 4 4 第7章 图形属性与灵活绘图 4 2 2 第8章 可视化用户界面（GUI） 4 2 2 第9章 不同语言交互编程 4 2 2 第10章 MATLAB的专业应用 14 6 8 合计 64 32 32