科学计算与 MATLAB 语言_中南大学

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SPOC学校专有课程

科学计算与 MATLAB 语言

第1次开课

开课时间： 2021年02月28日 ~ 2021年06月20日

学时安排： 3-5小时每周

当前开课已结束已有 357 人参加

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spContent=当前，科学计算已经成为科学研究、技术创新的重要方法与手段，而作为实现工具的科学计算软件无疑具有至关重要的作用。MATLAB为众多领域的计算问题提供了全面的解决方案，代表了当今国际科学计算软件的先进水平，被誉为巨人肩膀上的工具。通过本课程的学习，我们将能站在巨人的肩膀上领略各种计算之美。

当前，科学计算已经成为科学研究、技术创新的重要方法与手段，而作为实现工具的科学计算软件无疑具有至关重要的作用。MATLAB为众多领域的计算问题提供了全面的解决方案，代表了当今国际科学计算软件的先进水平，被誉为巨人肩膀上的工具。通过本课程的学习，我们将能站在巨人的肩膀上领略各种计算之美。

—— 课程团队

课程概述

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。

授课目标

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。

成绩要求

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。
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。

课程大纲

序号	教学内容	教学方式	学生任务清单
1	一、课程导入 m 科学计算问题的可实现性要求 m 计算、科学计算的概念 m MATLAB与科学计算的关系 m 课程组织 m 课程内容与学习方法	讲授	m 注册中国大学MOOC，并选择最新一期“科学计算与MATLAB语言”慕课，完成SPOC注册。 m 看专题一、二视频（共12个），并完成每个视频后的随堂练习。 m 完成专题一、二的单元测验和单元作业（作业要互评有截止时间）。 m 本学期学习期间，每位同学在MOOC讨论区至少提6个和课程内容相关的问题。 m 看教材第一章嵌入的二维码微视频（共4个），并上机操作。 m 阅读教材相关内容。
2	二、MATLAB矩阵 m 知识串讲：重点、难点、技巧 m 典型问题分析与讨论	讲授
2	实验一运算基础	实验
3	三、MATLAB矩阵处理 m 知识串讲 m 典型问题分析与讨论	讲授
4	实验二：矩阵处理	实验
4	四、程序流程控制 m 知识串讲 m 典型问题分析与讨论	讲授	m 看专题三视频（共8个），并完成每个视频后的随堂练习。 m 完成专题三的单元测验和单元作业。 m 看教材二维码微视频及阅读教材相关内容。
5	实验三控制结构（一）	实验
6	五、典型程序分析与应用	讲授
6	六、MATLAB绘图 m 知识串讲	讲授
7	实验四控制结构（二）	实验	m 看完专题四视频（共7个），并完成每个视频后的随堂练习。 m 完成专题四的单元测验和单元作业。 m 看教材二维码微视频及阅读教材相关内容。
8	七、MATLAB绘图 m 典型问题分析与讨论	讲授
8	实验五绘图（一）	实验
9	实验六绘图（二）	实验
10	八、数据分析与多项式计算 m 知识串讲	讲授	m 看完专题五、六视频（共12个），并完成每个视频后的随堂练习。 m 完成专题五、专题六的单元测验和单元作业。 m 看教材二维码微视频及阅读教材相关内容。
10	实验七数据分析与多项式	实验
11	九、数据分析与多项式计算 m 典型问题分析与讨论	讲授
12	十、数值微积分与方程求解 m 知识串讲 m 典型问题分析与讨论	讲授
12	实验八数值微积分与方程求解	实验	m 看完专题七、专题八视频（共10个），并完成每个视频后的随堂练习。 m 完成专题七、专题八的单元测验和单元作业。 m 看教材二维码微视频及阅读教材相关内容。
13	十一、符号计算 m 知识串讲	讲授
14	十二、符号计算 m 典型问题分析与讨论	讲授
14	实验九符号计算	实验
15	十三、图形用户界面设计 m 知识串讲 m 典型问题分析与讨论	讲授	m 看完专题九视频（共4个，其中9.2和9.3选看），并完成每个视频后的随堂练习。 m 看完专题十视频（共5个，其中10.3、10.4、10.5选看），并完成每个视频后的随堂练习。 m 阅读教材相关内容。 m 完成线上课程考试
16	十四、Simulink仿真与综合应用 m 知识串讲 m 典型问题分析与讨论	讲授
16	实验十 GUI与Simulink	实验