《Matlab編程技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《Matlab編程技術(shù)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱(chēng)Matlab編程技術(shù)MatlabProgrammingTechnology課程編碼SPE126521020開(kāi)課院部石油工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)（未設(shè)置）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)0適用專(zhuān)業(yè)本研一體化班（石油工程類(lèi)）授課語(yǔ)言中文先修課程數(shù)學(xué)分析（2-1）、程序設(shè)計(jì)（C）、數(shù)學(xué)分析（2-2）、大學(xué)計(jì)算機(jī)、線性代數(shù)與解析幾何課程簡(jiǎn)介（限選）本課程為針對(duì)本研一體化班（石油工程類(lèi)）本科生開(kāi)設(shè)的選修課程，它的主要內(nèi)容包括：MATLAB界面及操作環(huán)境、MATLAB數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與矩陣基礎(chǔ)、函數(shù)與編程語(yǔ)句、計(jì)算可視化、數(shù)據(jù)分析、數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算、文件的輸入與輸出、程序調(diào)試、圖形用戶界面編程、程序編譯及發(fā)布等。本課程力求深入淺出地講清楚MATLAB這一科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言的一些主要功能，使學(xué)生熟悉MATLAB運(yùn)行環(huán)境和MATLAB語(yǔ)言的主要特點(diǎn)，掌握MATLAB語(yǔ)言的基本語(yǔ)法規(guī)則及常見(jiàn)操作命令的使用方法，能夠使用MATLAB的工具箱進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、最優(yōu)化、偏微分方程求解，能夠使用MATLAB編制程序進(jìn)行工程計(jì)算及數(shù)據(jù)可視化，具備使用MATLAB解決石油天然氣工程領(lǐng)域中較為復(fù)雜問(wèn)題的能力。Thiscourseisanelectivecoursefortheintegratedclass(petroleumengineering).Itsmaincontentsinclude:MATLABinterfaceandoperatingenvironment,MATLABdatastructureandmatrixFoundation,functionsandprogrammingstatements,computingvisualization,dataanalysis,numericalcalculation,symboliccalculation,fileinputandoutput,programdebugging,graphicaluserinterfaceprogramming,programcompilationandrelease,etc.ThiscoursetriestoexplainsomemainfunctionsofMATLAB,ascientificcomputinglanguage,inasimpleway,sothatstudentscanbefamiliarwiththeoperatingenvironmentofMATLABandthemainfeaturesofMATLABlanguage,masterthebasicgrammarrulesofMATLABlanguageandtheusagemethodsofcommonoperationcommands,andbeabletouseMATLABtoolboxfordataanalysis,optimizationandpartialdifferentialequationsolving,abletouseMATLABtocompileprogramsforengineeringcalculationanddatavisualization,andhavetheabilitytouseMATLABtosolvemorecomplexproblemsinthefieldofoilandgasengineering.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握MATLAB編程的主要原理和基本操作，能夠編寫(xiě)簡(jiǎn)單的函數(shù)或腳本程序解決石油與天然氣工程中的一般數(shù)學(xué)計(jì)算、工程繪圖等問(wèn)題. 是2M2目標(biāo)2：掌握MATLAB一些常用的復(fù)雜函數(shù)和高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用方法，能夠進(jìn)行較為復(fù)雜的工程問(wèn)題的程序設(shè)計(jì)、編程實(shí)現(xiàn)、計(jì)算可視化等操作。是三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第1章第1章MATLAB簡(jiǎn)介及界面環(huán)境本章重點(diǎn)難點(diǎn)：MATLAB常用命令的功能及使用方法、通過(guò)幫助系統(tǒng)查閱函數(shù)的功能、語(yǔ)法及用法。////21.1-1.21.1MATLAB簡(jiǎn)介；1.2MATLAB的安裝與啟動(dòng)MATLAB的發(fā)展歷程、特點(diǎn)、主要優(yōu)勢(shì)、主要功能、主要工具箱等；MATLAB的版本演化、學(xué)校正版系統(tǒng)下載、安裝、啟動(dòng)、手機(jī)訪問(wèn)等。M11講授1上機(jī)31.3-1.51.3MATLAB操作界面；1.4MATLAB的常用命令和快捷鍵等；1.5MATLAB的幫助和演示系統(tǒng)MATLAB窗口簡(jiǎn)介、路徑設(shè)置，工具箱等；常用命令、快捷鍵、標(biāo)點(diǎn)的使用；幫助及演示系統(tǒng)。M11講授1上機(jī)4第2章第2章矩陣及其操作矩陣的創(chuàng)建、索引、變換及運(yùn)算。////52.1-2.22.1數(shù)據(jù)類(lèi)型；2.2變量及其操作數(shù)值類(lèi)型、邏輯類(lèi)型、字符和字符串類(lèi)型、結(jié)構(gòu)體類(lèi)型等；變量的命名規(guī)則、變量的賦值、MATLAB中的特殊變量、變量的管理（查看/編輯/保存/載入/重命名/刪除等）。M11講授1上機(jī)62.32.3矩陣基礎(chǔ)矩陣的索引、矩陣的創(chuàng)建、矩陣的合并、矩陣的擴(kuò)展、刪除矩陣的行/列、改變矩陣結(jié)構(gòu)、基于列的操作規(guī)則、矩陣的下標(biāo)引用、邏輯下標(biāo)、矩陣信息的獲取、稀疏矩陣的創(chuàng)建和使用等。M21講授1上機(jī)72.42.4矩陣運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算、點(diǎn)運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、運(yùn)算優(yōu)先級(jí)。M21講授2上機(jī)82.5-2.82.5矩陣相似變換；2.6矩陣分析；2.7矩陣分解；2.8矩陣常用函數(shù)對(duì)角陣變換、Jordan變換；向量間的距離、矩陣的秩、矩陣的行列式、矩陣的跡、矩陣的化零矩陣、矩陣的正交空間、矩陣的簡(jiǎn)化梯形形式、矩陣空間之間的角度；Cholesky分解、LU分解、QR分解、奇異值分解、Schur分解；三角函數(shù)、指數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)、復(fù)數(shù)函數(shù)、截?cái)嗪颓笥嗪瘮?shù)、工程中常用的特殊函數(shù)。M11講授1上機(jī)9實(shí)踐實(shí)踐1應(yīng)用MATLAB對(duì)單一的滲流力學(xué)、油藏工程等問(wèn)題進(jìn)行編程計(jì)算及可視化。M21講授2上機(jī)、作業(yè)10第3章第3章MATLAB計(jì)算可視化MATLAB繪圖函數(shù)的使用方法。////113.1-3.23.1MATLAB圖形窗口；3.2MATLAB繪圖函數(shù)圖形窗口的創(chuàng)建、菜單欄的功能及使用、工具欄的功能及使用、圖形窗口的應(yīng)用；二維繪圖函數(shù)、三維繪圖函數(shù)、圖形控制函數(shù)。M22講授2上機(jī)123.33.3圖形查看函數(shù)view的功能及使用、函數(shù)ginput的功能及使用。M11講授1上機(jī)133.4-3.63.4圖形編輯；3.5圖形標(biāo)注；3.6圖形輸出與數(shù)據(jù)導(dǎo)出圖形對(duì)象句柄函數(shù)、圖形對(duì)象屬性獲取、圖形對(duì)象屬性設(shè)置；標(biāo)注坐標(biāo)軸和圖形標(biāo)題、文本標(biāo)注圖形、標(biāo)注圖例；圖形輸出、圖形數(shù)據(jù)的編輯、刪除及導(dǎo)出等。M21講授1上機(jī)14第4章第4章MATLAB編程基礎(chǔ)函數(shù)的定義方式、程序控制語(yǔ)句的使用。////154.14.1M文件基礎(chǔ)函數(shù)文件、腳本文件、偽代碼文件的分類(lèi)、創(chuàng)建及使用。M11講授1上機(jī)164.24.2變量和語(yǔ)句變量類(lèi)型、程序控制結(jié)構(gòu)（包括for/while循環(huán)語(yǔ)句、if/switch選擇語(yǔ)句、try錯(cuò)誤捕捉語(yǔ)句等）。M22講授1上機(jī)174.34.3程序調(diào)試直接調(diào)試法、工具調(diào)試法。M21講授1上機(jī)184.44.4高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多維數(shù)組、單元數(shù)組、結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)特點(diǎn)、創(chuàng)建及使用等、程序設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。M21講授1上機(jī)19第5章第5章MATLAB數(shù)值計(jì)算自動(dòng)擬合函數(shù)的使用方法、偏微分方程的數(shù)值求解方法。////205.15.1多項(xiàng)式運(yùn)算多項(xiàng)式MATLAB表示法、多項(xiàng)式求值、多項(xiàng)式乘法和除法、多項(xiàng)式的微積分、多項(xiàng)式的根和由根創(chuàng)建多項(xiàng)式、多項(xiàng)式部分分式展開(kāi)、多項(xiàng)式曲線擬合、多項(xiàng)式曲線擬合工具箱。M12講授1上機(jī)215.25.2插值運(yùn)算一維插值、二維插值。M21講授1上機(jī)225.35.3數(shù)據(jù)分析基本數(shù)據(jù)分析函數(shù)、協(xié)方差和相關(guān)系數(shù)矩陣、有限差分和梯度、信號(hào)濾波和卷積、傅立葉變換。M21講授1上機(jī)235.45.4功能函數(shù)函數(shù)的表示、畫(huà)圖函數(shù)、函數(shù)最小值和零點(diǎn)、數(shù)值積分。M21講授1上機(jī)245.55.5微分方程組數(shù)值解常微分方程（組）的初值問(wèn)題、延遲微分方程（組）的問(wèn)題、常微分方程（組）的邊值問(wèn)題的MATLAB求解。M21講授1上機(jī)25第6章第6章MATLAB符號(hào)運(yùn)算常微分方程的數(shù)值求解。////266.1-6.26.1符號(hào)計(jì)算入門(mén)；6.2符號(hào)對(duì)象的創(chuàng)建和使用求解代數(shù)方程、求解微分方程、計(jì)算導(dǎo)數(shù)、計(jì)算定積分；創(chuàng)建符號(hào)對(duì)象和表達(dá)式、符號(hào)對(duì)象的基本運(yùn)算。M11講授1上機(jī)276.3-6.46.3任意精度計(jì)算；6.4符號(hào)表達(dá)式的化簡(jiǎn)和替換digits函數(shù)、vpa函數(shù)、double函數(shù)的功能及使用；符號(hào)表達(dá)式的化簡(jiǎn)、符號(hào)表達(dá)式的替換。M11講授1上機(jī)286.5-6.66.5符號(hào)矩陣計(jì)算；6.6符號(hào)微積分基本代數(shù)運(yùn)算、線性代數(shù)運(yùn)算、特征值分解、約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型、奇異值分解；符號(hào)表達(dá)式的極限、符號(hào)表達(dá)式的微分、符號(hào)表達(dá)式的積分、級(jí)數(shù)求和、泰勒級(jí)數(shù)。M21講授1上機(jī)296.7-5.96.7符號(hào)積分變換；6.8符號(hào)方程求解；6.9可視化數(shù)學(xué)分析界面Fourier變換、Laplace變換、Z變換；代數(shù)方程、微分方程的MATLAB求解；符號(hào)函數(shù)計(jì)算器、泰勒級(jí)數(shù)逼近分析器。M21講授1上機(jī)30第7章第7章MATLAB其它常用功能及操作圖形用戶控件的屬性控制及調(diào)用。////317.17.1文件的讀寫(xiě)操作Txt、excel、word等常見(jiàn)的幾種文件類(lèi)型文件的打開(kāi)與關(guān)閉、文件的讀寫(xiě)操作、數(shù)據(jù)文件定位。M21講授1上機(jī)327.27.2圖形用戶界面設(shè)計(jì)圖形用戶界面設(shè)計(jì)工具簡(jiǎn)介，菜單、工具條、控件的使用等。M22講授2上機(jī)337.37.3編譯與接口與Word/Excel的混合使用、MATLAB編譯器、應(yīng)用程序接口。M21講授1上機(jī)34實(shí)踐實(shí)踐2使用MATLAB編制具有圖形用戶界面的程序，解決石油天然氣工程中的較為復(fù)雜問(wèn)題。M22講授2上機(jī)、作業(yè)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1．平均每二周發(fā)布一次，針對(duì)特定的工程問(wèn)題進(jìn)行編程，提交程序源代碼或運(yùn)行報(bào)告。2．成績(jī)采用百分制，根據(jù)編程完成情況（包括程序的正確性、穩(wěn)定性、邏輯性等）評(píng)分。3．考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。40%2結(jié)課報(bào)告1．提交研究報(bào)告。2．根據(jù)自己的專(zhuān)業(yè)方向或興趣愛(ài)好，查閱文獻(xiàn)自主選題，使用MATLAB進(jìn)行編程計(jì)算、可視化等，根據(jù)運(yùn)行結(jié)果撰寫(xiě)研究報(bào)告，并一起提交程序源代碼。50%3考勤及課堂表現(xiàn)隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等，隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問(wèn)題情況。10%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)50%A-按時(shí)提交，程序完整，運(yùn)行通暢，邏輯性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，運(yùn)行結(jié)果（圖件等）美觀。B-按時(shí)提交，程序完整，運(yùn)行通暢，但存在少量的錯(cuò)誤或程序邏輯性、穩(wěn)定性等稍差。C-延遲提交作業(yè)，程序基本完整，能夠?qū)崿F(xiàn)題目設(shè)定的主要任務(wù)，但部分功能不完善。D-未交作業(yè)，或程序不完整，無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)題目設(shè)定的大部分任務(wù)。2M1考勤及課堂表現(xiàn)10%A-無(wú)缺勤，回答問(wèn)題踴躍、準(zhǔn)確。B-缺勤2次以?xún)?nèi)，回答問(wèn)題踴躍、正確。C-缺勤3次以上，回答問(wèn)題較少。D-缺勤3次以上，不回答問(wèn)題。3M1結(jié)課報(bào)告40%（見(jiàn)試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）4M2平時(shí)作業(yè)40%A-按時(shí)提交，程序完整，運(yùn)行通暢，邏輯性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，運(yùn)行結(jié)果（圖件等）美觀。B-按