《MATLAB编程与应用》课程教学大纲

《MATLAB编程与应用》课程教学大纲（MATLABProgrammingandApplication）一、课程基本信息课程类型专业教育课程课程性质必修课是否为双语否学分数2学分学时数总学时32学时，其中：实验（实训）12学时；课外0学时先修课程高等数学、概率论、C语言后续课程数字信号处理、信息理论与编码、数字图像处理二、课程简述MATLAB是一种功能强、效率高、简单易懂、流行广泛的科学计算语言。在欧美各高等学校已经成为线性代数、自动化控制、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等诸多课程的基本教学工具，成为大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能，在发达国家的设计研究单位和工业部门，MATLAB已被广泛地用于研究和解决各种具体的工程问题。本课程要求学生掌握MATLAB的数据类型、矩阵输入和操作方法、语法结构、函数的使用以及二维、三维绘图功能，并能够熟练地将MATLAB应用于学习中，解决相关课程中的复杂的数学计算问题。上机操作是本课程重要的教学环节，学生只有通过上机实习，才能领会MATLAB中众多功能，才能达到熟练应用的程度。三、本课程所支撑的毕业要求（一）本课程内容与毕业要求指标点的对应关系毕业要求毕业要求指标点课程内容4.研究4-1能够通过科学原理、调研、文献研究等方法分析并研究特定的电子信息专业复杂工程问题的解决方案。第1章概述第2章变量、数组与矩阵第3章二维绘图第4章三维绘图5.使用现代工具5-2具备利用电子信息相关技术、资源及工具开展复杂工程问题分析、计算、设计的能力。第5章MATLAB编程第6章MATLAB符号运算第7章文件I/O操作第8章MATLAB数值分析与应用9.个人和团队9-1.在多学科背景下，能与其他学科的成员有效沟通，合作共事。能够在团队中独立或合作开展工作。第9章Simulink仿真基础（二）毕业要求指标点在本课程中的实现路径本课程通过设立若干课程目标来实现对毕业要求指标点的支撑。本课程的教学目标如下：课程目标1：能够运用MATLAB工作环境，熟练创建数组和矩阵，完成数组和矩阵的四则运算，幂运算;会运用各种二维，三维绘图命令完成平面图形和立体图形的绘制。课程目标2：能够正确和熟练使用M文件的编辑、调试电子信息专业中相关知识内容。课程目标3：能够运用MATLAB软件模块创建动态仿真系统，对电子信息专业中相关知识内容实现仿真。毕业要求毕业要求指标点课程目标支撑权重4.研究4-1能够通过科学原理、调研、文献研究等方法分析并研究特定的电子信息专业复杂工程问题的解决方案。课程目标10.25.使用现代工具5-2具备利用电子信息相关技术、资源及工具开展复杂工程问题分析、计算、设计的能力。课程目标20.26.工程与社会9-1.在多学科背景下，能与其他学科的成员有效沟通，合作共事。能够在团队中独立或合作开展工作。课程目标30.2四、考核方式及成绩评定（一）考核目标本课程要求学生掌握MATLAB的数据类型、矩阵输入和操作方法、语法结构、函数的使用以及二维、三维绘图功能，并能够熟练地将MATLAB应用于学习中，解决相关课程中的复杂的数学计算问题。（二）考核方式平时作业、期末考试、课程实验（报告）等组合形式。（三）成绩评定成绩评定综合考虑学生的平时成绩、期末考试和课程实验（报告）情况，总评成绩为100分，期末考试成绩占比70%，实验成绩占比10%，平时成绩占比20%。期末考试根据教学大纲命题，采用开卷考试的形式，时间为120分钟，卷面分值100分。考核环节平时成绩课程实验期末考试合计考核比例20%30%50%100%（1）平时成绩：平时成绩主要以平时作业为主，可以按个人作业或小组任务的形式进行。作业题以综合性、设计性、应用性习题为主，每次以等级评定，再综合得出最终作业成绩（分数）。平时作业评分标准如下表所示。平时作业评分标准表考核内容占比A优（90-100）B良（80-89）C中（70-79）D及格（60-69）E不及格（<60）知识及概念掌握程度30%知识及概念掌握全面，运用得当知识及概念掌握较全面，能正确运用知识及概念掌握较全面，能够运用，但没有考虑约束条件知识及概念掌握程度一般，并不能正确运用没有掌握知识及概念，不会运用知识或理解方法解题过程的正确性、完整性70%解题过程正确、完整，逻辑性强，答案正确率超过90%，书写清晰解题过程较正确、完整，逻辑性较强，答案正确率超过80%，书写清晰解题过程基本正确、完整，答案正确率超过70%解题过程中存在错误，答案正确率超过60%解题过程错误且不完整，答案正确率低于60%（2）课程实验：共12学时，具体内容及评分标准详见本课程实验教学大纲。（3）期末考试：采用单独命题的方式，由任课教师根据实际教学情况制定相应的试题参考答案及评分标准，并作为本课程的考核材料存档。（四）课程目标考核方案一览表考核说明：《课程目标考核方案一览表》表达的对应关系，用于证明学生是否达到课程目标的要求及评价相应的毕业要求指标点达成度。课程目标考核方案一览表课程支撑的毕业要求序号课程目标序号考核内容考核形式考核原始材料类型考核分值小计4-1课程目标1能够通过科学原理、调研、文献研究等方法分析并研究特定的电子信息专业复杂工程问题的解决方案。平时成绩纸质版630课程实验电子版9期末考试纸质版155-2课程目标2具备利用电子信息相关技术、资源及工具开展复杂工程问题分析、计算、设计的能力。平时成绩纸质版840课程实验电子版12期末考试纸质版209-1课程目标3在多学科背景下，能与其他学科的成员有效沟通，合作共事。能够在团队中独立或合作开展工作。平时成绩纸质版630课程实验电子版9期末考试纸质版15合计100五、课程内容、重点和难点及教学方法与手段第一章

概述重点：MATLAB系统环境介绍。难点：MATLAB语言的背景和作用。课程思政：MATLAB的创新与“工匠精神”成就了成为一个行业领先的工具软件。教学方法与手段：多媒体教学、板书授课、仿真演示、小组讨论。一、基本内容：1、什么是MATLAB；2、MATLAB语言的发展；3、MATLAB特点及应用领域；4、MATLAB界面；5、MATLABR2022b的通用命令；6、初识MATLAB。二、基本要求：了解MATLAB语言及其发展，了解MATLAB特点及应用领域，认识并掌握MATLAB界面。第二章

变量、数组与矩阵重点：矩阵基本运算。难点：内建函数。课程思政：感受矩阵之美。另外，矩阵与其元素的关系，就如集体与个人的关系。教学方法与手段：多媒体教学、板书授课、仿真演示、小组讨论。一、基本内容：1、数据2、变量 3、MATLAB基本函数4、MATLAB数据类型5、MATLAB数组运算6、MATLAB矩阵算术运算7、数组和矩阵操作二、基本要求：理解变量、数组与矩阵之间的关系，能够熟练运用MATLAB内建函数，理解数据类型，掌握矩阵算术运算和矩阵操作。第三章

二维绘图重点：基本作图命令、图形格式设置。难点：其他二维图形绘制函数。课程思政：通过抽象思维与形象思维的结合，有利于逻辑思维、辩证思维和创新思维能力的培养。教学方法与手段：多媒体教学、板书授课、仿真演示、小组讨论。一、基本内容：1、最基本的二维绘图函数2、线性直角坐标系其他二维图形绘制函数3、特殊坐标系二维图形绘制函数4、其他形式二维特殊图形绘制函数二、基本要求：熟练掌握和运用最基本的二维绘图函数，掌握线性直角坐标系其他二维图形绘制函数和特殊坐标系二维图形绘制函数。第四章

三维绘图重点：最基本的二维绘图函数。难点：三维视图可视效果的控制，动画的处理方法。课程思政：三维绘图的学习拓展了思维空间，有利于对事物本质的领悟和理解，使逻辑思维、辩证思维和创新思维能力得到培养。教学方法与手段：多媒体教学、板书授课、仿真演示、小组讨论。一、基本内容：1、基本三维绘图2、绘制三维图形的其他函数3、颜色控制4、三维视图可视效果的控制5、动画二、基本要求：熟练掌握和运用最基本的三维绘图函数，掌握绘制三维图形的其他函数、颜色控制、三维视图可视效果的控制、动画的处理方法。第五章

MATLAB编程重点：MATLAB语言的基本算法、函数应用和根据算法选择合适的程序结构写程序。难点：MATLAB语言的基本算法和程序结构，理解基本算法和函数、程序结构的作用，掌握基本MATLAB程序的编写方法。课程思政：引出程序设计的四点感悟：识大局、拘小节、懂规矩、强能力。教学方法与手段：多媒体教学、板书授课、仿真演示、小组讨论。一、基本内容：1、M文件2、程序设计结构3、自定义函数4、程序调试二、基本要求：熟练掌握和运用M文件：脚本和函数，熟练掌握和运用MATLAB基本结构：顺序结构、循环结构和分支结构进行编程，掌握自定义函数的几种方式，掌握程序调试方法。第六章

MATLAB符号运算重点：符号对象的创建、符号表达式的基本操作。难点：符号方程求解、隐函数绘图。课程思政：符号积分运算引出学习是不断积累的过程，更深刻地理解荀子《劝学篇》中“不积跬步，无以至千里，不积细流，无以成江海”的道理。教学方法与手段：多媒体教学、板书授课、仿真演示、小组讨论。一、基本内容：1、符号对象的创建与运用2、符号表达式的基本操作3、符号函数微分4、符号函数的积分5、符号函数级数6符号积分变换7、符号方程求解8、隐函数绘图9、符号分析可视化二、基本要求：掌握符号表达式的基本操作、符号微积分运算、符号方程求解及隐函数绘图等。掌握隐函数绘图，理解符号分析可视化。第七章

文件I/O操作重点：MAT文件输入输出的基本操作。难点：高级文件I/O操作和低级文件I/O操作。课程思政：通过读取经典歌曲《我的祖国》，既领略了深厚的文化内涵，又可感受炙热的爱国主义情感。教学方法与手段：多媒体教学、板书授课、仿真演示、小组讨论。一、基本内容：1、概述—常用的可读写文件格式2、高级文件I/O—标准文件格式 3、低级文件I/O二、基本要求：掌握对MAT文件、文本数据、电子表格数据、图像文件、音视和视频文件以及二进制文件或ASCII文件进行打开、关闭和存储等操作。第八章

MATLAB数值分析与应用重点：一维、二维和多维数据插值的常用命令难点：使用多项式和指定函数进行曲线拟合的方法课程思政：通过微分方程对生态系统建模仿真的实例，树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念。教学方法与手段：多媒体教学、板书授课、仿真演示、小组讨论。一、基本内容：1、数据拟合2、数值插值3、线性方程组4、数值微积分5、数据统计分析6、微分方程（组）的数值解二、基本要求：掌握数据拟合、数值插值、线性方程组、数值微积分、微分方程（组）数值解等。要求重点了解和掌握MATLAB数值分析在解决实际问题的应用。第九章

Simulink仿真基础重点：Simulink操作难点：S函数的设计与应用课程思政：通过对动态系统进行建模、仿真，有利于“系统观”的培养。教学方法与手段：多媒体教学、板书授课、仿真演示、小组讨论。一、基本内容：1、认识Simulink2、Simulink模块库概述3、Simulink模型的创建4、Simulink子系统建模及封装5、Simulink系统建模应用实例二、基本要求：理解系统与模型的概念，熟悉Simulink模块库，掌握Simulink模型创建、子系统及Simulink系统建模应用。六、学时分配教学内容各教学环节学时分配作业题量备注章节主要内容讲授实训讨论习题课外其它小计1第1章概述2242第2章变量、数组与矩阵2243第3章二维绘图2244第4章三维绘图2245第5章MATLAB编程2246第6章MATLAB符号运算447第7章文件I/O操作228第8章MATLAB数值分析与应用2249第9章Simulink仿真基础22合计201232七、课程主要参考资料[1]BRIANRH,DANIELTV.EssentialMATLABforEngineersandScientists(FourthEdition)[M].London:AcademicPress,2010.[2]刘浩,韩晶.MATLABR2016a完全自学一本通[M].北京:电子工业出版社,2016.[3]张雪英.数字语音处理及MATLAB仿真[M].北京:电子工业出版社,2010.[4]TimothyAD.MATLABPrime(EighthEdition)[M].BocaRaton:CRCPress,2011.[5]薛定宇,陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2011.[6]薛山.MATLAB基础教程[M].3版.北京:清华大学出版社,2017.[7]刘卫国.MA