《工程计算技术》教学大纲-中外-32学时.doc

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《工程计算技术》教学大纲

一、课程基本信息

课程名称

工程计算技术

课程编号

课程性质

专业必修课

课程类别

专业基础课

开课单位

机械制造教研室

授课学期

第六学期

学分/学时

2.0/32

课内学时

32

理论授课

16

上机学时

16

课内实践

0

实验学时

0

课外学时

0

适用专业

机械设计制造及其自动化（中外合作办学）

是否双语

否

先修课程

高等数学、线性代数

后续课程

优化方法

二、课程简介

本课程是数学科学与计算机技术结合的一门应用性很强的专业基础课程，是科学计算的基础。本课程重点介绍计算机上常用的工程基本计算方法的原理和使用，为解决工程中遇到的各类数学问题提供基本的算法。通过学习使学生掌握计算方法的基本知识，建立创造性思维。学会使用各种方法解决实际问题的技能技巧。并为后继应用型课程奠定基础。

三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑

（一）课程目标

通过本课程的学习，使学生达到以下目标：

课程目标1.

掌握数值插值、数据拟合的基本方法和机械优化设计的基本步骤，能够运用数值分析的的基本原理对机械工程问题进行识别与描述，养成良好的算法设计思想。

课程目标2.

能够恰当的选用计算机软件编写相应程序，解决机械设计制造及其控制方面复杂工程数值分析的问题，并养成一丝不苟，精益求精，作风严谨的工匠精神。

（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑

课程目标

支撑毕业要求指标点

毕业要求

课程目标1

2-1能够运用数学、自然科学和机械工程学科的基本原理对机械工程问题进行识别与描述

2-问题分析

课程目标2

5-1能够合理选择与使用解决机械设计制造及其控制方面复杂工程问题所需的多种仪器设备、信息资源、现代工程工具和信息技术工具

5-使用现代工具

四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑

（一）课程基本教学内容

第一单元数值分析引论（学时数：2学时）

1、课程主要内容

误差的来源与分类，绝对误差，相对误差，有效数字，函数的误差，用计算机求解的过程中应注意的事项。

2、重点和难点

重点:有效数字，相对误差，绝对误差，计算过程中的误差，避免误差影响的措施。

难点:有效数字，函数的误差，误差限。

3、教学方法

基于问题教学法、互动式教学、小组合作学习

4.学生学习预期成果

使学生了解数值分析与计算方法这门课程所研究的对象及其特点、理解数值分析这门课程是用计算机去解决各种数学问题的实用性很强的课程，在此基础上，学生能掌握数值计算中误差及其特点；从而激发学生对该课程的学习兴趣。

5.支撑课程目标

本单元知识、教学方式支撑的课程目标1。

第二单元数值插值法（6学时）

1、课程主要内容

Lagrange插值，Newton插值，Newton等距插值，Hermite插值，插值余项，分段插值，三次样条插值。

2、重点和难点

重点:Lagrange插值、Newton插值、三次样条插值及余项。

难点:Newton插值，三次样条插值。

3、教学方法

基于问题教学法、互动式教学、小组合作学习

4.学生学习预期成果

使学生了解插值的基本原理及能够解决的实际问题的类型；理解插值函数与被插函数之间的近似关系.要求掌握Lagrange插值、Newton插值、三次样条插值、分段插值以及它们余项。

5.支撑课程目标

本单元知识、教学方式支撑课程目标1。

第三单元数值拟合（4学时）

1、课程主要内容

最小二乘拟合及应用。

2、重点和难点

重点:曲线拟合的最小二乘法。

难点:二次拟合函数的构造。

3、教学方法

基于问题教学法、互动式教学、小组合作学习

4.学生学习预期成果

了解数值拟合的基本原理及能够解决的实际问题的类型；理解拟合这种数值计算方法属于一种逼近法，拟合的目标是要离散点尽量靠近拟合函数（这一点正好和插值相反）；掌握线性拟合函数和二次拟合函数的构造。曲线拟合的最小二乘法。

5.支撑课程目标

本单元知识、教学方式支撑课程目标1。

第四单元机械优化设计（4学时）

1、课程主要内容

机械优化设计的基本概念和基本术语；优化设计的数学模型；优化问题的几何描述；多目标优化问题的惩罚函数法。

2、重点和难点

重点:优化设计的数学模型的构造

难点:惩罚函数法。

3、教学方法

基于问题教学法、互动式教学、小组合作学习

4.学生学习预期成果

掌握机械优化设计的一般步骤和建立优化数学模型的原则，能够对机械设计问题进行优化设计计算，能够对简单机构或者材料加工问题进行优化设计。

5.支撑课程目标

本单元知识、教学方式支撑课程目标1。

第五单元上机实习（16学时）

1、课程主要内容

MATLAB模块及程序编写规则、优化工具箱常用的优化函数的使用；拉格朗日多项式插值、牛顿插值、三次样条曲线插值、线性拟合、二次拟合、机械优化设计的算法设计、程序上机调试