在有色金属、交通运输、化学化工、航空航天、金融工程、生物医学等许多领域，经常会遇到各种各样的计算问题。例如，求解具有几十个变量的线性或非线性方程组、求解复杂的微分方程，这些问题高度复杂，计算量很大，往往没有办法求得理论解。随着计算机技术的发展，人们可以有效地解决这类问题，由此诞生了一门新兴交叉学科—科学计算，它成为继理论研究和科学实验之后的第三种科学研究方法。

        科学计算是研究工程技术问题以及其他应用问题的近似求解方法，并在计算机上进行编程实现的一门课程，它既有数学理论上的抽象性和严谨性，又有程序设计技术上的实用性和实践性。20世纪80年代以来，MATLAB等科学计算软件的产生，使得科学计算问题的实现变得十分方便、高效。

MATLAB代表了当今国际科学计算软件的先进水平，它将数值计算、符号计算、图形处理、系统仿真和程序流程控制等功能集成在统一的系统环境中，已发展成为适合多学科、广泛应用于科学研究和工程技术领域的程序设计语言。使用MATLAB作为计算工具，人们不需关注各种数值计算方法的具体细节和计算公式，也不需要繁琐的底层编程，从而可以专注于实际问题的分析和设计，大大提高工作效率和质量，为科学研究与工程应用提供重要手段。在高等学校，MATLAB已经成为许多课程的基本计算工具，颇受广大大学生、研究生的青睐。

        本课程主要介绍科学计算问题的MATLAB实现方法，包括MATLAB基础知识、MATLAB矩阵处理、MATLAB程序流程控制、MATLAB绘图、数据分析与多项式计算、数值微积分与方程求解、MATLAB符号计算、MATLAB图形用户界面设计、Simulink系统仿真和外部程序接口共10个学习专题。 

在学完本课程后，希望大家能理解MATLAB功能实现的数学背景与算法原理，掌握利用MATLAB进行问题求解的基本规律，能够使用MATLAB作为专业应用的工具，能从繁杂的计算事务中解放出来，促进计算机和专业应用的结合，促进计算机应用水平的提高和对专业知识的掌握。

        校内课程考核要求：

        （1）过程考核占总成绩的50%。

        过程考核包括线上学习过程考核和线下学习过程考核，各占过程考核的50%。

        线上学习过程考核要求按中国大学MOOC平台课程考核要求完成学习过程并取得成绩。要求每位同学在MOOC讨论区至少提6个和课程内容相关的问题。

        线下学习过程考核包括线下大作业（占过程考核的20%）、线下操作考试（占过程考核的20%）、线下考勤及课程参与度（占过程考核的10%）。
        （2）线下期末笔试占总成绩的50%。
        开卷考试，考试时只能携带一本正式出版的相关教材进入考场，不能夹带其他资料。

        中国大学MOOC平台课程考核要求：

        MOOC课程考试采用百分制，其中单元测验和单元作业各占30%（单元作业采用学生互评的方式），MOOC课程考试占40%。总评成绩达到60分但低于85分的同学可以获得合格证书，总评成绩在85分及以上的同学可以获得优秀证书。

        （1）每个视频后的随堂测试没有提交时间的限制，也不计入课程成绩。
        （2）单元作业在完成并提交后需要同学们互评，只有成功提交自己的作业后，才能参与作业互评。设置的作业互评最少份数为5份，如果未参与互评将给与所得分数的70%，未完成互评将给与所得分数的80%，全部完成互评将给与所得分数的100%。

高等数学，线性代数

刘卫国主编，MATLAB程序设计与应用（第3版），ISBN 978-7-04-047813-6，普通高等教育“十一五”国家级规划教材，教育部大学计算机课程改革项目规划教材，湖南省普通高等学校优秀教材，高等教育出版社，2017年8月

（教材中有许多微视频，直接扫描二维码即可观看，还有大量练习题和操作题可供学习过程中使用）

Q1：本课程的适用对象有哪些？

A1：本课程作为高等学校信息技术系列课程，适合理、工、农、医、经济管理等专业本科生和研究生学习。中南大学从2000年开始开设该课程，在历次人才培养方案制定中，很多学院开设了该课程。此外，本课程也适用于广大工程技术人员、科学研究工作者学习参考。

Q2：MATLAB也算一门程序设计语言吗？

A2：当然算，因为MATLAB具备程序设计语言的基本特征，能实现程序流程控制。但MATLAB语言又有别于传统意义上的程序设计语言，它出现的初衷是为了做矩阵运算，因此我们更愿意将MATLAB作为一种科学计算软件推荐给大家。MATLAB主要还是在学科应用层面使用，而且具备和学科应用结合的天然优势，所以本课程是助力“新工科”建设的重要课程（但MATLAB的应用范围绝不限于“工科”）。

Q3：本课程使用哪个MATLAB版本？

A3：本课程使用MATLAB R2016a，但不妨碍大家使用别的版本，因为在不同版本中大部分功能是一样的。大家也要注意不同MATLAB版本的差异，在实际操作时会因所使用的版本不同而使得有些函数或功能不完全相同或不能使用。例如，MATLAB R2016b/R2017b版本中没有eigshow函数，fplot、fplot3函数的用法跟MATLAB版本有关，等等。在实际操作中，可以借助于MATLAB的帮助信息分析不同版本的差异。

Q4：学习本课程是否需要先学习计算机程序设计？

A4：没有此要求，但如果具有高等数学、线性代数方面的基本知识对本课程的学习是有帮助的。

Q5：本课程的教学内容是如何组织的？

A5：本课程主要从算法实现角度组织课程内容，介绍利用MATLAB语言进行科学计算的方法（其实，我们讲MATLAB的应用，会涉及科学计算，但已远远超过科学计算的范畴）。本课程也介绍算法的基本思想，但和数学上的出发点是不同的，数学上介绍算法的构造、完成公式推导、分析算法性能（证明收敛性、分析误差等），本课程讲计算原理是为了更好地理解MATLAB的实现机理，更好地应用MATLAB解决实际问题，让大家既懂科学计算，又能做科学计算。