《計(jì)算物理課程設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱

《計(jì)算物理課程設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱課程名稱：計(jì)算物理課程設(shè)計(jì)課程編號(hào)：F098094992英文名稱：CourseDesignforComputationalPhysics學(xué)時(shí)：2周 學(xué)分：2學(xué)分開課學(xué)期：第5學(xué)期適用專業(yè)：光電信息科學(xué)與工程專業(yè)課程類別：課程設(shè)計(jì)課程性質(zhì)：專業(yè)方向與拓展先修課程：高等數(shù)學(xué)一、課程的性質(zhì)及任務(wù)《計(jì)算物理課程設(shè)計(jì)》是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的一門主要專業(yè)選修課，是一門實(shí)踐類課程。本課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是學(xué)生在修完主要專業(yè)課程之后，通過完成一個(gè)綜合性軟件項(xiàng)目，加深學(xué)生對(duì)計(jì)算物理基本理論和基本知識(shí)的理解，引導(dǎo)學(xué)生綜合應(yīng)用前期所學(xué)知識(shí)，掌握程序設(shè)計(jì)，提高學(xué)生分析實(shí)際物理問題和解決實(shí)際問題的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件處理物理問題的專業(yè)技能。通過本課程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和分析問題的邏輯性與條理性、精益求精的工匠精神以及奮發(fā)圖強(qiáng)的科技報(bào)國精神；培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)際出發(fā)，在理論指導(dǎo)下靈活處理問題的能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。依據(jù)河北工程大學(xué)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，本課程需要培養(yǎng)學(xué)生的能力是：提高數(shù)據(jù)處理和解決實(shí)際物理問題的能力，培養(yǎng)科研創(chuàng)新素養(yǎng)，為今后科研和工作起到鋪墊作用。具備解決物理建模等工程問題所需要的工程基礎(chǔ)共性知識(shí)。能夠運(yùn)用工程科學(xué)原理，識(shí)別和判斷工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。具備科學(xué)創(chuàng)新精神，勇于在物理學(xué)前沿及交叉領(lǐng)域探索與攀登。二、課程目標(biāo)與要求2.1課程目標(biāo)了解計(jì)算物理所需軟件的安裝，熟練掌握軟件的使用方法。能夠針對(duì)物理問題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并進(jìn)行相應(yīng)程序編寫。提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和精神、遵守職業(yè)道德和規(guī)范。

計(jì)算物理課程設(shè)計(jì)課程教學(xué)大綱數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院本科課程教學(xué)大綱.2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)畢業(yè)要求二級(jí)指標(biāo)畢業(yè)要求1234●●1.3掌握光電信息科學(xué)與工程專業(yè)所需的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、軟件開發(fā)及應(yīng)用等必要的知識(shí)，具備從事信息系統(tǒng)技術(shù)工作的能力。1.能夠運(yùn)用數(shù)值分析計(jì)算軟件對(duì)物理問題進(jìn)行分析處理。●●●2.14掌握專業(yè)硬件和軟件現(xiàn)代開發(fā)工具的使用方法，具備選擇與使用專業(yè)工具的能力。2.掌握數(shù)值分析計(jì)算軟件，并能熟練應(yīng)用?！?.3在工程實(shí)踐中，理解并遵守職業(yè)道德和規(guī)范，誠實(shí)公正、誠信守責(zé)，履行工程師的社會(huì)責(zé)任。3.能夠遵守職業(yè)道德和規(guī)范、具有團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和精神?！?.4具有團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和精神，理解在多學(xué)科背景下團(tuán)隊(duì)中不同角色成員的職責(zé)，能夠在團(tuán)隊(duì)中勝任成員以及負(fù)責(zé)人的角色。2.3課程目標(biāo)與培養(yǎng)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)矩陣序號(hào)課程目標(biāo)理論教學(xué)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課后作業(yè)1了解計(jì)算物理所需軟件的安裝，熟練掌握軟件的使用方法H2能夠針對(duì)物理問題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并進(jìn)行相應(yīng)程序編寫。H3提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)獨(dú)立分析問題和解決問題的能力H4培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和精神、遵守職業(yè)道德和規(guī)范。H注：H表示該能力的在此環(huán)節(jié)重點(diǎn)培養(yǎng)；M表示該能力在此環(huán)節(jié)有應(yīng)用要求；L表示該能力在此環(huán)節(jié)有所涉及。2.4目標(biāo)達(dá)成度的評(píng)價(jià)課程目標(biāo)1、2、3主要通過理論教學(xué)和學(xué)生上機(jī)實(shí)踐進(jìn)行培養(yǎng)。主要通過學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)過程中對(duì)問題的處理能力、編程能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行考核。課程目標(biāo)4主要通過學(xué)生在課設(shè)過程中同學(xué)之間的任務(wù)分工與合作情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)也參考課程設(shè)計(jì)報(bào)告進(jìn)行考核。三、教學(xué)方法及手段課程強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)通過自學(xué)的方式消化、吸收課程的龐大知識(shí)量，并在此基礎(chǔ)上舉一反三。課程設(shè)計(jì)中老師起主導(dǎo)組織作用，采取獨(dú)立課題與小組相結(jié)合的方式進(jìn)行；教師指導(dǎo)過程中可集中指導(dǎo)也可根據(jù)小組、個(gè)人實(shí)際情況單獨(dú)指導(dǎo)。四、課程的基本內(nèi)容及要求[基本要求]課程設(shè)計(jì)的題目應(yīng)提前一周布置，以便學(xué)生作好充分準(zhǔn)備。選題原則:課程設(shè)計(jì)題目選擇得是否合適，直接關(guān)系到它的教學(xué)效果。一般來將應(yīng)當(dāng)照顧到以下幾個(gè)方面:1.設(shè)計(jì)的選題首先要符合教學(xué)要求，使學(xué)生能夠運(yùn)用理論課程中所學(xué)的基本知識(shí)，進(jìn)行基本技能方面的訓(xùn)練。2.設(shè)計(jì)的選題的主要內(nèi)容應(yīng)當(dāng)是學(xué)生在理論課程中學(xué)過的知識(shí)，有需要擴(kuò)展的知識(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中補(bǔ)充講解。3.課題指標(biāo)可從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，做到難易適中，或因人而異，讓不同程度的學(xué)生經(jīng)過努力都能夠完成任務(wù)，有所收獲。[基本內(nèi)容]從給定題目中選擇一個(gè)題目按要求完成，必須每組獨(dú)立完成題目。課程設(shè)計(jì)的題目：圓孔、方孔、雙矩孔夫瑯和費(fèi)衍射的數(shù)值仿真楊氏雙縫干涉、邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)仿真正弦光柵、矩形孔的菲涅爾衍射仿真模擬帶電粒子在電磁場中運(yùn)動(dòng)的MATLAB仿真；電磁波在非均勻介質(zhì)內(nèi)傳播的MATLAB仿真基于Matlab的單擺阻尼、受迫振動(dòng)模擬傅科擺的Matlab仿真駐波形成及其動(dòng)畫制作阻尼斜拋運(yùn)動(dòng)的模擬（沒有空氣阻力、空氣阻力分別與速度一次方、二次方成正比時(shí)的軌跡及速度隨時(shí)間變化圖形，標(biāo)注最大高度的位置及時(shí)間）利用轉(zhuǎn)移矩陣法設(shè)計(jì)溫控1D光子晶體濾波器趨向熱平衡態(tài)模擬利用蒙特卡洛方法計(jì)算定積分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平滑濾波實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理及插值運(yùn)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合（自主編寫的擬合與matlab內(nèi)部函數(shù)擬合相比較）導(dǎo)彈追蹤問題基于Matlab的圖像增強(qiáng)研究基于Matlab的圖像去噪處理研究基于matlab的圖像邊緣提取學(xué)生成績管理設(shè)計(jì)（包括，學(xué)生姓名、各科成績輸入、成績排序、統(tǒng)計(jì)分布、查詢等功能）阿貝-波特實(shí)驗(yàn)的模擬透鏡成像的試驗(yàn)?zāi)M偽隨機(jī)數(shù)的生成高中物理碰撞問題模擬高中物理追擊和相遇問題模擬高中物理小船過河問題模擬高中物理動(dòng)量守恒多過程問題模擬用牛頓定律解決臨界、極值問題高中物理衛(wèi)星變軌問題模擬高中物理皮帶傳輸問題模擬五、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)無六、課程學(xué)時(shí)分配教學(xué)課次教學(xué)內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)與計(jì)劃時(shí)數(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)計(jì)劃時(shí)數(shù)1問題分析實(shí)踐課42查閱資料實(shí)踐課43解決問題的原理、理論實(shí)踐課4４建模實(shí)踐課45編程、調(diào)試程序?qū)嵺`課46數(shù)值模擬分析實(shí)踐課47撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告實(shí)踐課48代碼考核、答辯實(shí)踐課4七、課程考核與成績評(píng)定7.1考核方式考核環(huán)節(jié)包括實(shí)踐學(xué)習(xí)過程考核和答辯考核，其中課程過程考核占總成績的80%，分別由課堂表現(xiàn)、設(shè)計(jì)方案的正確性、設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容及規(guī)范程度進(jìn)行行評(píng)定；答辯考核成績占總成績的20%。各環(huán)節(jié)的比重如下。考核環(huán)節(jié)比重合計(jì)過程考核課堂表現(xiàn)20%20%結(jié)果考核功能實(shí)現(xiàn)40%80%設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容及規(guī)范程度40%總計(jì)100%100%7.2考核內(nèi)容及要求本課程為考查課。考核內(nèi)容及分值分配如下?？己朔绞娇己藘?nèi)容分值課程目標(biāo)總分值平時(shí)考核20%出勤0~10目標(biāo)420分認(rèn)真態(tài)度0~5目標(biāo)1-3合作情況0~5目標(biāo)1-3結(jié)果考核80%功能實(shí)現(xiàn)0~40目標(biāo)1-380分課程設(shè)計(jì)報(bào)告0~40目標(biāo)47.3成績評(píng)定1.課堂表現(xiàn)課堂表現(xiàn)總分15分，由課堂出勤、認(rèn)真態(tài)度以及合作情況評(píng)定。其中，課堂出勤滿分10分，缺勤一次扣1分，遲到或請(qǐng)假扣0.5分。認(rèn)真態(tài)度滿分5分，閑聊或未學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)一次扣0.5分；合作情況滿分5分2.功能實(shí)現(xiàn)計(jì)分標(biāo)準(zhǔn)不及格：程序要求的基本功能沒有完成，或者程序不能正常運(yùn)行，或者有嚴(yán)重的抄襲現(xiàn)象。及格：程序要求的基本功能完成，程序能夠正常運(yùn)行。中：達(dá)到及格的要求，用戶界面友好，操作方便。良：達(dá)到中的要求，具備良好的編碼規(guī)范，主要的程序元素有注釋，程序運(yùn)行穩(wěn)定。優(yōu)：達(dá)到良的要求，程序具有很好的擴(kuò)展性，界面優(yōu)美，程序結(jié)構(gòu)清晰。3.課程設(shè)計(jì)報(bào)告計(jì)分標(biāo)準(zhǔn)不及格：報(bào)告中的大部分內(nèi)容敘述不正確，條理不清楚，或者有嚴(yán)重的抄襲現(xiàn)象。及格：報(bào)告中的內(nèi)容基本正確，格式規(guī)范。中：達(dá)到及格的要求，條理清楚，內(nèi)容完整。良：達(dá)到中的要求，結(jié)構(gòu)合理，重點(diǎn)突出。優(yōu)：達(dá)到良的要求，文字優(yōu)美，圖表正確，數(shù)據(jù)翔實(shí)，報(bào)告中沒有明顯的錯(cuò)誤。八、課程評(píng)價(jià)與持續(xù)改進(jìn)8.1課程評(píng)價(jià)課程評(píng)價(jià)周期定為每1年評(píng)價(jià)一次。設(shè)置達(dá)成情況目標(biāo)值，采用成績分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程達(dá)成評(píng)價(jià)根據(jù)光學(xué)信息科學(xué)與工程專業(yè)課程達(dá)成評(píng)價(jià)方法進(jìn)行計(jì)算，評(píng)價(jià)結(jié)果用于持續(xù)改進(jìn)。光電系負(fù)責(zé)人組織教師實(shí)施課程評(píng)價(jià)，制定持續(xù)改進(jìn)措施，監(jiān)督持續(xù)改進(jìn)過程。課程負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)撰寫課程考核總結(jié)報(bào)告，實(shí)施課程評(píng)價(jià)持續(xù)改進(jìn)。8.2持續(xù)改進(jìn)1）日常教學(xué)：根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，教師采取座談會(huì)、與學(xué)生單獨(dú)交流，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法、進(jìn)度，做出教學(xué)改進(jìn)。2）設(shè)計(jì)教學(xué)：根據(jù)學(xué)生課程設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)報(bào)告情況，對(duì)學(xué)生理解計(jì)算物理知識(shí)進(jìn)行分析，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法和內(nèi)容，提出改進(jìn)措施。3）課堂質(zhì)疑或短時(shí)間交流討論：對(duì)課堂質(zhì)疑或討論的效果進(jìn)行分析，提出課程持續(xù)改進(jìn)意見，用于本課持續(xù)改進(jìn)。4）期末成績分析總結(jié)：根據(jù)課程目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)課程達(dá)成評(píng)價(jià)，撰寫課