matlab教案全.docx
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matlab教案全
济南大学教案
2007-2008学年第1学期
学院机械工程学院
教研室机械电子工程
课程名称专业英语
课程编号
课程类型任选课
授课班级
任课教师苏东宁
济南大学教务处制
专业英语
课程类型：
任选课
课程代码：
总计学时：
24学时
课堂教学：
24学时
授课方式：
多媒体教学
适用专业：
机械工程及自动化机械设计制造及其自动化工业工程
使用教材：
大学英语阅读教程主编：
马玉真李国平济南大学
授课序号：
1
本课内容：
序言
第一章
基础准备及入门
1.1MATLAB的安装
1.2操作桌面
授课时间：
90分钟
一、教学目的与意义
本节课程首先分析计算机算法语言的几大工具，并在分析比较的基础上阐述MATLAB软件的强大功能，以及学习该课程的重要性。
并从安装该软件开始，了解该软件的基本功能及操作界面。
本课是课程的基础。
二、教学重点
序论：
分析四大数学计算工具的特点，论证MATLAB软件的强大功能第一章：
安装MATLAB软件，熟悉安装过程，以及基本的软件界面；
三、教学难点
MATLAB软件的特点，与其他工具的优势；
MATLAB软件的安装要求，需要的软硬件条件；
MATLAB软件的安装过程，需要安装的内容，建议都选取最大。
四、讲授内容
介绍目前在科技和工程界上比较流行和著名的四个数学软件，Maple、
MATLAB、MathCAD和Mathematica，介绍他们不同的特色；数学软件四大家之适用范围；
MATLAB应用概况，软件的组成，语言特点，运行环境；
MATLAB的安装和内容选择；操作桌面简介；
五、讲授方法要点
1．如何选用数学软件?
一般按照以下情况分别选用。
1）如果仅仅是要求一般的计算或者是普通用户日常使用：
首选的是MathCAD，它在高等数学方面所具有的能力，足够一般客户的要求，而且它的输入界面也特别友好。
2）如果要求计算精度、符号计算和编程方面使用：
最好同时使用Maple和Mathematica，
3）如果要求进行矩阵方面或图形方面的处理：
则选择MATLAB，它的矩阵计算和图形处理方面则是它的强项，同时利用MATLAB的NoteBook功能，结合Word的编辑功能，可以很方便地处理科技文章。
2．MATLAB的正确安装方法和MATLAB环境的启动。
因为指令窗是MATLAB最重要的操作界面，所以本章用第1.3、1.4两节以最简单通俗的叙述、算例讲述指令窗的基本操作方法和规则。
这部分内容几乎对MATLAB各种版本都适用。
六、时间安排
全部用时90分钟，分配如下：
1．MATLAB软件与其他三种软件工具的对比分析：
45分钟
2．MATLAB软件安装的软硬件要求及安装演示：
30分钟
3．MATLAB软件的操作界面介绍：
15分钟
授课序号：
2
本课内容：
第一章基础准备及入门
1.3CommandWindow运行入门
1.4CommandWindow操作要旨
1.5CommandHistory和实录指令Diary
授课时间：
90分钟
一、教学目的与意义本章有两个目的：
一是讲述MATLAB正常运行所必须具备的基础条件；二是简明系统地介绍高度集成的Desktop操作桌面的功能和使用方法。
MATLAB6.x向用户提供前所未有的、成系列的交互式工作界面，将使新老用户能事半功倍地利用MATLAB去完成各种学习和研究。
二、教学重点
掌握MATLAB的运行环境，指令窗口的操作要点，已用指令历史窗口的使用方法，及操作日志的功能；
三、教学难点将指令逐条演示时，学生不能看到键盘的实际操作，在理解上会有问题，需要授课教师能尽可能详细的解释当前的操作。
四、讲授内容
CommandWindow运行入门：
最简单的计算器使用法；数值、变量和表达式；计算结果的图形表示；
CommandWindow操作要旨：
指令窗显示方式的操作；数值计算结果的显示格式；指令窗的常用控制指令；指令窗中指令行的编辑；
CommandHistory和实录指令：
CommandHistory历史指令窗简介；历史指令行的再运行；指令窗实录指令diary；
五、讲授方法要点
1．数值的记述习惯采用十进制，IEEE浮点算法的计算机上,数值的精度是eps,即大约保持有效数字16位.数值范围大致为10e-308~10e308；2．变量命名规则：
1）大小写敏感；
2）第一个字符必须是英文，最多31个字符（英文，数字和下连符）；
3）不得包含标点、空格，但可以包含下连符；
3．运算符和表达式：
所有运算定义在复数域上；方根的运算只返还处于第一象限的解；左除，右除的区别。
六、时间安排
全部用时90分钟，分配如下：
1．CommandWindow运行入门及演示：
30分钟
2．CommandWindow操作要旨及演示：
30分钟
3．CommandHistory和实录指令diary及演示：
30分钟
授课序号：
3
本课内容：
第一章基础准备及入门
1.6CurrentDirectory和文件管理
1.7WorkspaceBrowser和ArrayEditor
1.8LaunchPad交互界面分类目录窗
1.9Editor/Debugger和脚本编写初步
1.10帮助界面
授课时间：
90分钟
一、教学目的与意义
本章有两个目的：
一是讲述MATLAB正常运行所必须具备的基础条件；二是简明系统地介绍高度集成的Desktop操作桌面的功能和使用方法。
MATLAB6.x不同于其前版本的最突出之处是：
向用户提供前所未有的、成系列的交互式工作界面。
了解、熟悉和掌握这些交互界面的基本功能和操作方法，将使新老用户能事半功倍地利用MATLAB去完成各种学习和研究。
二、教学重点
熟悉软件功能文档的目录及文档的管理，工作空间浏览器，向量编辑器，交互界面分类目录窗，脚本编辑器和帮助界面等子窗体的功能和使用方法。
三、教学难点
将指令逐条演示时，学生不能看到键盘的实际操作，在理解上会有问题，需要授课教师能尽可能详细的解释当前的操作。
四、讲授内容
CurrentDirectory、路径设置器和文件管理：
当前目录浏览器简介；MATLAB的搜索路径；MATLAB搜索路径的扩展和修改；
WorkspaceBrowser和ArrayEditor：
工作空间浏览器简介；现场菜单用于内存变量的查阅和删除；ArrayEditor数组编辑器和大数组的输入；数据文件的存取；
LaunchPad交互界面分类目录窗；
Editor/Debugger和脚本编写初步；
帮助系统：
帮助方式概述：
“纯文本”帮助；
“导航/浏览器交互界面”帮助；
PDF帮助，其他帮助；
HelpNavigator/Browser帮助导航/浏览器简介；
Index帮助索引窗；
Search搜索窗。
五、讲授方法要点
1．在启动matlab后，建立个人的目录，并把该目录设为当前目录；方法：
1）、运用交互界面设置；
2）、已知用户目录，用cdc:
\mydir设置。
注意：
一旦matlab重启，需要重新设置当前目录。
2．对于输入较大规模的数组，建议采用数组编辑器进行；
3．利用save，load指令实现存取数据文件；
4．LaunchPad交互界面分类目录窗可通过【view：
fivepanel】获得；5．M脚本文件是指：
该文件中的指令形式和前后位置，与解决同一问题时在指令窗中输入的那组指令没有任何区别；
1）Matlab在运行该脚本时，只是简单地从文件中读取一条条指令，然后送到matlab中执行；
2）与在指令窗中直接运行指令一样，脚本文件运行产生的变量都是驻留在matlab基本工作空间中；
3）文件扩展名是“.m”
6、在使用帮助系统时，注意index和search使用上的区别。
六、时间安排
全部用时90分钟，分配如下：
1．CurrentDirectory、路径设置器和文件管理及演示：
25分钟
2．WorkspaceBrowser和ArrayEditor及演示：
25分钟
3．LaunchPad交互界面分类目录窗及演示：
10分钟
4．Editor/Debugger和脚本编写初步及演示：
15分钟
5．帮助系统及演示：
15分钟
授课序号：
4
本课内容：
第二章数值数组及其运算
2.2一维数组的创建和寻访
2.3二维数组的创建
2.4二维数组元素的标识
2.5二维数组的子数组寻访和赋值
2.6执行数组运算的常用函数
授课时间：
90分钟
一、教学目的与意义
熟练掌握一维、二维数值数组的生成和操作。
这是MATLAB最常用、最基本、又最传统的数据类型。
最具魅力的数组运算。
本章所涉内容和方法，不仅使用于数值数组，而且也将部分地延伸使用于在其他数据结构中。
二、教学重点掌握一、二维数值数组的创建、寻访；二维数组元素的标识；实现数组运算的基本函数。
三、教学难点
将指令逐条演示时，学生不能看到键盘的实际操作，在理解上会有问题，需要授课教师能尽可能详细的解释当前的操作。
四、讲授内容1．数组的运算：
被运算数组中的每一个元素平等地实施同样地操作；2．一维数组的创建和寻访：
一维数组的创建；
一维数组的子数组寻访和赋值；
3．二维数组的创建
直接输入法；
利用M文件创建和保存数组；
4．二维数组元素的标识：
“全下标”标识；
“单下标”标识；
“逻辑1”标识；
5．二维数组的子数组寻访和赋值。
非常重要，着重讲解每条指令。
6．执行数组运算的常用函数：
函数数组运算规则的定义；
执行数组运算的常用函数；
五、讲授方法要点
1．精心设计数组和数组运算地目的：
使计算程序简单，易读；提高程序的向量化程度，提高计算效率，节省计算机的开销。
（与普通程序编制相比）
2．一维数组的创建的方法：
逐个元素输入；
冒号生成；定数线性采样法；3．二维数组由实数或复数排列成矩形而构成。
从数据结构上看，矩阵和二维数组没有区别。
当二维数组带有线性变换含义时，该二维数组就是矩阵4．二维数组输入时，需要注意：
数组以[]为首尾，数组的行之间必须用分号或回车隔离，元素间必须用逗号或空格分隔；当分号作为指令后的结束符号时，不在屏幕上显示执行结果；对比“，”和“；”的不同；
5．二维数组元素的标识的两种方法的转换关系：
以（m×n）的二维数组A为例，全下标：
A（r，c）；对应的单下标：
l=（c-1）×m+r）；
6．二维数组的子数组寻访和赋值（对表2。
5－1中的指令逐条演示）；7．执行数组运算的常用函数中，“to”经常写为“2”。
六、时间安排
全部用时90分钟，分配如下：
1．数组的运算：
10分钟2．一维数组的创建和寻访及演示：
15分钟3．二维数组的创建及演示：
15分钟4．二维数组元素的标识：
20分钟5．二维数组的子数组寻访和赋值及演示：
20分钟6．执行数组运算的常用函数及演示：
10分钟
授课序号：
5
本课内容：
第二章数值数组及其运算
2.7数组运算和矩阵运算
2.8标准数组生成函数和数组操作函数
2.9数组构作技法综合
2.12关系操作和逻辑操作
授课时间：
90分钟
一、教学目的与意义熟练掌握一维、二维数值数组的生成和操作。
这是MATLAB最常用、最基本、又最传统的数据类型。
最具魅力的数组运算。
二、教学重点掌握数组运算和矩阵运算；标准数组生成函数和数组操作函数；熟悉数组构造技法；掌握关系操作和逻辑操作。
三、教学难点将指令逐条演示时，学生不能看到键盘的实际操作，在理解上会有问题，需要授课教师能尽可能详细的解释当前的操作。
四、讲授内容数组运算和矩阵运算（数组运算和矩阵运算指令对照汇总）；
标准数组生成函数和数组操作函数；数组构作技法综合：
为了生成比较复杂的数组，也为了对已生成的数组进行修改、扩展，Matlab提供了诸如反转、插入、提取、收缩、重组等操作。
关系操作和逻辑操作：
关系操作；逻辑操作；关系、逻辑函数。
五、讲授方法要点1．对比分析数组运算和矩阵运算的区别（以转置为例）；2．标准数组生成函数中magic函数的举例；3．运用数组操作函数进行数组转置、对称交换和旋转操作后果的对照比较；4．为了生成比较复杂的数组，也为了对已生成的数组进行修改、扩展，Matlab提供了诸如反转、插入、提取、收缩、重组等操作；5．关系操作和逻辑操作中，进行了如下约定：
在所有关系表达式和逻辑表达式中，作为输入的任何非0数都被
看作是“逻辑真”，只有0才能被认为是“逻辑假”；所有关系表达式和逻辑表达式的计算结果，是由0和1组成的“逻辑数组”。
在此数组中的1表示“真”，0表示“假”；逻辑数组是一种特殊的数值数组。
六、时间安排
全部用时90分钟，分配如下：
1．数组运算和矩阵运算及演示：
25分钟2．标准数组生成函数和数组操作函数及演示：
25分钟3．数组构作技法综合：
20分钟4．关系操作和逻辑操作及演示：
20分钟
授课序号：
6
本课内容：
第三章字符串数组、元胞数组和架构数组
3.1字符串数组
第四章数值计算
4.3多项式和卷积
授课时间：
90分钟
一、教学目的与意义
字符串数组是MATLAB中另一种很重要的数据类型，其重要性虽不能与数值数组相提并论，但在MATLAB中亦不可或缺，它的作用主要是在数据可视化、图形用户界面的制作上体现出来，没有它，这些操作将遇到困难。
二、教学重点第三章：
字符串的创建、属性和标示；复杂串数组的创建；第四章：
多项式运算函数；
拟合和插值；
三、教学难点在串数组的标识中，对字符串ASCII码数组的操作；利用串操作函数创建多行串数组；多项式运算函数的应用。
四、讲授内容
3.1字符串数组串数组的属性和标识；复杂串数组的创建；
（1）多行串数组的直接创建；
（2）利用串操作函数创建多行串数组；
（3）转换函数产生数码字符串；
（4）串转换函数。
4.3多项式运算函数；拟合和插值。
五、讲授方法要点1．首先明确串数组是不同于数值数组的另一类重要的数据类型，它的作用主要表现在数据可视化、图形用户界面的制作，即对图形加以说明及标识上，在它的帮助下，图形才更清晰易读。
另外，串数组在MATLAB的宏指令的构作上也有其独特的作用。
2．在具体介绍串数组时注意以下几个问题：
字符变量放在“单引号对中”，且在英文状态下输入；字符的存放字节：
2；几个指令：
abs，double，char；不同方法产生复杂串数组时的不同要求及特点；串操作函数：
char，str2mat，strvcat，strcat的含义；数值/字符串转换函数：
int2str,mun2str,mat2str（常与eval配用）的用。
3．多项式的运算函数的讲解中，注意每个字符所代表的含义；注意指令的使用是按数值运算规律进行还是按矩阵运算规律进行。
六、时间安排
全部用时90分钟，分配如下：
1．字符串入门、属性及标示：
20分钟2．复杂字符串创建，包括串操作函数、数值/字符串转换函数：
30分钟3．多项式运算函数：
25分钟4．拟合和插值：
12分钟5．第三章、第四章小结：
3分钟
授课序号：
7
本课内容：
第六章数据和函数的可视化
6.1引导
6.2二维曲线绘图的基本操作
授课时间：
90分钟
一、教学目的与意义数据的可视化的目的在于：
通过图形，从一堆杂乱的离散数据中观察数据间的内在关系，感受由图形所传递的内在本质。
通过本章的学习，要求学生掌握：
曲线、曲面绘制的基本技法和指令；使用线型、色彩、数据点标记表现不同数据的特征；利用着色、灯管照明、烘托表现高维函数的性状；生成和运用标识对图形进行注释。
本节重点在第一项。
二、教学重点离散数据、离散函数、连续函数可视化的方法及一般步骤；Plot指令的基本调用格式；
三、教学难点
Plot指令的基本调用格式，尤其是plot（X,Y,'s'）指令。
四、讲授内容
6.1离散数据和离散函数的可视化；连续函数的可视化；可视化的一般步骤。
6.2二维曲线绘图的基本操作：
Plot的基本调用格式；
五、讲授方法要点1．以例题介绍离散数据、离散函数及连续函数可视化的方法，总结出可视化的一般步骤；
2．重点讲解plot指令的各种调用格式，每个格式均以例题说明，让学生理解其真正含义，尤其是指令plot（X,Y,'s'）的调用，不同的变量X，Y，其调用的结果很是不同，须例题仔细讲解，使学生充分体验；plot（X,Y,'s'）中X，Y的取值情况有：
X，Y是同维向量；X是向量，Y是有一维与X等维的矩阵；Y是矩阵，X是与Y的一维等维的向量。
六、时间安排
全部用时90分钟，分配如下：
1．离散数据、离散函数及连续函数的可视化，可视化的一般步骤：
20
分钟
2．Plot指令的基本调用格式：
35分钟
3．相关例题演示：
35分钟
授课序号：
8
本课内容：
第六章数据和函数的可视化
6.2.2曲线的色彩、线型和数据点形
6.2.3坐标、刻度和分格线控制
6.2.4图形标识
6.2.5多次叠绘、双纵坐标和多子图
授课时间：
90分钟
一、教学目的与意义本节内容主要是对图形加以渲染及说明，使图形更加明晰易读，更具人性化。
本节完成后，学生应学会采用各种手段，例如色彩、线型、坐标、分格线控制，双坐标等，丰富图形的说明与渲染。
二、教学重点
Plot指令完成线型、色彩的设定；坐标绘制、分格线的各个指令：
axisoff,axison,axisij,grid,box等;精细指令完成希腊字、数学符等特殊字符的标定。
三、教学难点精细指令对特殊符号的标识。
四、讲授内容曲线的色彩、线型和数据点形；坐标、刻度和分格线控制；图形标识；多次叠绘、双纵坐标和多子图；综合例题，完善图形的绘制与标识。
五、讲授方法要点关键是用综合性例题说明各项图形标识的运用，注意演示不同的指令获得不同的效果。
六、时间安排
全部用时90分钟，分配如下：
1．例题说明色彩、线型、数据点、坐标、刻度、分格线等：
30分钟2．例题说明图形标识、精细指令标识特殊字符：
35分钟3．例题说明多次叠加、双纵坐标和多子图：
25分钟
授课序号：
9
本课内容：
第七章M文件和函数句柄
7.1M文本编辑器
7.2MATLAB控制流
7.3脚本文件和函数文件
授课时间：
90分钟
、教学目的与意义
M脚本文件与函数文件是matlab中很重要的两种文件类型，是matlab程序得以顺利进行的保证，掌握这两种文件的功能、特点、他们的区别及编写方法，是学好matlab重要的一环。
二、教学重点
M脚本文件与M函数文件的概念、构成、区别及使用；
MATLAB的五种控制流的用法。
三、教学难点
M脚本文件与M函数文件的概念、构成、区别及使用。
四、讲授内容
M文本编辑器；
MATLAB控制流；
M脚本文件与M函数文件的概念、构成、区别及使用。
五、讲授方法要点
M脚本文件与M函数文件的概念、构成、区别及使用等知识，由于学生还未有深入matlab的经验，所以理解起来有一定难度，所以在讲解上要结合范例解释说明。
控制流的应用以实例说明。
六、时间安排
全部用时90分钟，分配如下：
1．复习M文本编辑器：
5分钟
2．MATLAB的五种控制流，实例说明：
50分钟3．M脚本文件与M函数文件的概念、构成、区别及使用：
25分钟4．Matlab所讲全部内容总结：
10分钟
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