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Matlab在“大学物理”可视化教学中的应用探索理工科课程普遍具有抽象、难理解的特点。
为解决这一学习难点，国内外高校在教学中尝试采用数值计算软件作为辅助教学工具。
[1，2]学习物理必须学习其概念和定理，而这些概念、定理是用数学语言描述出来的，因此学生在学习物理的时候常常感到抽象、枯燥甚至产生了厌学情绪。
21世纪，计算机技术已广泛普及，在“大学物理”教学中，利用计算机仿真技术，可把物理学中阐述概念、定理的抽象公式以图形、图像及动画的形式具体生动地展现在学生面前，实现抽象公式的可视化，从而提高学生学习物理的兴趣。
根据广东海洋大学（以下简称“我校”）的实际情况，以Matlab作为平台，在“大学物理”课程的教学中，进行了可视化教学方法的探索。
Matlab是Mathworks公司推出的一套高效率的数值计算和可视化软件，是在国际科学界应用和影响最广泛的三大计算机语言之一，编程简单、易学易用，是一种“演算纸”式的高级语言。
和C、C++语言相比，[2]即使对于非计算机专业没有编程能力的一年级学生，也很容易掌握并在今后的专业学习中灵活运用，为未来从事科研工作打下良好的基础。
经过几年的教学积累，针对每个章节的重要知识点应用Matlab系统地开发了程序库，把抽象的物理现象、规律进行可视化。
一、二维图形的应用许多物理规律可抽象为形如y=f（x）的一元显示函数表示，若该函数较为复杂，可借助二维图形直观形象地表示x、y之间的映射关系。
编程方法如下：[3]使用“：”运算符，在自变量x的定义域内以一定的步距采样，得到自变量向量；运用“.” 运算符，计算因变量在每个采样点上相应的函数值，得到因变量向量；根据自变量x、因变量y绘图。
运行上述程序结果如图1所示。
从结果中可看出：辐射出射度最大值对应的波长λm=9.4μm，λmT=2.9×10-3m?K。
学生可以尝试任意改变温度，从而画出不同温度下的黑体辐射曲线，得出维恩位移定律。
《MATLAB与仿真》课程教学改革的探讨和思考摘要: MATLAB软件是科学研究、工程技术以及管理决策等领域内广泛使用的科学计算环境和仿真平台。
本文结合作者多年使用MATLAB软件的实践和教授这门课程的教学经验，针对《MATLAB 与仿真》这门课的教学上，以学生掌握MATLAB程序设计的基本方法与基本技能为基准，同时兼顾创新能力的培养，基于多样化原则，从教学方法、实践环节等方面对课程建设与教学改革进行了探讨和思考。
分析了教学中存在的主要问题，并提出了解决方案。
关键词：MATLAB语言；程序；实践；多样化；课程建设；教学改革MATLAB（MATrix LABoratory）已成为科学研究、工程技术、管理决策等领域广泛应用的科学计算环境和标准仿真平台。
由于具有高效、直观与简单的性能，MATLAB语言类课程已经成为高等理工科院校普遍开设的一门计算机辅助设计的课程，同时也是理工科大学生、研究生需要掌握的一种基本技能。
然而，MATLAB软件涉及到多个学科领域，如何从使用者的角度出发组织《MATLAB与仿真》课程的教学值得我们探讨和思考。
1《MATLAB与仿真》的课程设置与知识体系我校的《MATLAB与仿真》课程开设在大二下学期，是一门面向多个专业的限选课。
此时，学生已经具备高等数学、线性代数、概率统计、复变函数等数学基本知识，具备了大学物理、电路系统、信号处理等专业的公共基础知识，学习MATLAB软件必须的基础知识已经具备。
《MATLAB与仿真》是一门重实践的计算机语言课程，其知识体系包括：基本知识介绍，符号计算，数值计算，M函数与脚本文件，图形可视化，Simulink仿真，图形用户界面等。
这些知识均属于MATLAB软件的共性，即无论哪个专业的学生，如需要使用MATLAB软件进行仿真、预研等工作，都需要掌握的基础知识。
2 教学中存在的问题教学中，常常是课堂上学生的积极性不高，课下学生不会用MATLAB软件解决问题。
信号与系统课程设计(论文)设计（论文）题目信号系统课程设计和灰度图像频域处理学院名称信息科学与技术学院专业名称信息工程学生姓名郑洪潮学生学号201413010113任课教师杨斯涵设计（论文）成绩教务处制2016年2月28日摘要此次的信号与系统课程设计的任务是在MATLAB软件下进行离散系统的分析仿真及卷积运算。
技术内容是：根据时域分析原理，利用MATLAB软件求解系统零状态响应，冲激响应。
对MATLAB软件进行程序操作，同时利用MATLAB软件也能对书本上的知识进行验证，在MATLAB软件下编写函数程序，然后运行程序，与书本上的信号的求解进行对照分析和比较。
对MATLAB软件进行一定的了解和运用之后，开始统零状态响应、冲激响应进行绘图求解，并且记录其分析过程。
关键字：课程设计，函数程序，分析仿真。
基础设计实验1一.实验目的用matlab绘制出系统函数的零极点图,从而实现系统的稳定性分析.二.实验内容a=[1 2 -3 -2 1];b=[1 0 -4];p=roots(a)q=roots(b)hold onplot(real(p),imag(p),'x');plot(real(q),imag(q),'o');title('H(s)的零极点图');grid on;ylabel('虚部');xlabel('实部');三.实验心得由函数求得零级点并绘图,从而能够判断系统的稳定性. 实验2一. 实验目的求出系统冲激响应h(t)的时域特性.二.实验内容clf%图 aa=[1 0];b=[1];subplot(231)impulse(b,a)title('图 (a) 冲激响应') %图 ba=[1 2];b=[1];subplot(232)impulse(b,a)title('图 (b) 冲激响应') %图 ca=[1 -2];b=[1];subplot(233)impulse(b,a)title('图 (c) 冲激响应') %图 da=[1 1 16.25];b=[1];subplot(234)impulse(b,a,5)title('图 (d) 冲激响应') %图 ea=[1 0 16];b=[1];subplot(235)impulse(b,a,5)title('图 (e) 冲激响应') %图 fa=[1 -1 16.25];b=[1];subplot(236)impulse(b,a,5)title('图 (f) 冲激响应')三. 实验心得学会了绘制各冲激响应时域波形的MATLAB.实验3一. 实验目的绘制f1到f2频率范围内系统的幅频特性曲线和相频特性曲线.二.实验内容.function splxy(f1,f2,k,p,q)p=p';q=q';f=f1:k:f2;w=f*(2*pi);y=i*w;n=length(p);m=length(q);if n==0yq=ones(m,1)*y;vq=yq - q*ones(1,length(w)); bj=abs(vq);ai=1;elseif m==0yp=ones(n,1)*y;vp=yp - p*ones(1,length(w)); ai=abs(vp);bj=1;elseyp=ones(n,1)*y;yq=ones(m,1)*y;vp=yp - p*ones(1,length(w)); vq=yq - q*ones(1,length(w)); ai=abs(vp);bj=abs(vq);endHw=prod(bj,1)./prod(ai,1);plot(f,Hw);title('连续系统幅频响应曲线') xlabel('频率w (单位:赫兹)') ylabel('F(jw)')clcclear all;a=[1 2 3 2 1];b=[1 0 -4];p=roots(a)q=roots(b)p=p';q=q';f1=0;f2=1;k=0.01;splxy(f1,f2,k,p,q)三.实验心得分析系统频率特性之前,要先对系统的稳定性作分析. 实验4一. 实验目的求出系统的稳分方程,并绘图.二.实验内容a=[1 5 6];b=[1 0];p=roots(a)q=roots(b)hold onplot(real(p),imag(p),'x');plot(real(q),imag(q),'o');title('H(s)的零极点');grid on;ylabel('虚部');xlabel('实部');clcclear all;a=[1 5 6];b=[1 0];p=roots(a)q=roots(b)p=p';q=q';f1=0;f2=1;k=0.01;splxy(f1,f2,k,p,q)a=[1 5 6];b=[1 0];p=roots(a);pxm=max(real(p)); if pxm>=0‘系统不稳定’elsefreqs(b,a) end三.实验心得学会编写M文件,绘出系统零极点图,频率响应的幅频,相频响应曲线. 实验5一. 实验目的求系统函数的零极点,并绘图,同时绘出Z平面的单位圆.二.实验内容function ljdt(A,B)p=roots(A);q=roots(B);p=p';q=q';x=max(abs([p q 1]));x=x+0.1;y=x;clfhold onaxis([-x x -y y])w=0:pi/300:2*pi;t=exp(i*w);plot(t)axis('square')plot([-x x],[0 0])plot([0 0],[-y y])text(0.1,x,'jIm[z]')text(y,1/10,'Re[z]')plot(real(p),imag(p),'x')plot(real(q),imag(q),'o')title('pole-zero diagram for discrete system') hold offa=[1 3 2];b=[1 -0.7 0.1];ljdt(a,b)a=[1 -1]b=[1]subplot(231) impz(b,a)title('图a') a=[1 -0.8]; b=[1]; subplot(232) impz(b,a,10) title('图b') a=[1 -1 2]; b=[1];subplot(233)impz(b,a,10)title('图c')a=[1 -2*0.8*cos(pi/4) 0.8^2]; b=[1];subplot(234)impz(b,a,20)title('图d')a=[1 -2*cos(pi/8) 1];b=[1];subplot(235)impz(b,a,20)title('图e')a=[1 -2*1.2*cos(pi/4) 1.2^2]; b=[1];subplot(236)impz(b,a,20)title('图f')三.实验心得离散系统的稳定性,系统单位响应的时域特性;离散系统的频率特性,且对系统零极点图的绘制,可以使用MATLAB的zplane函数绘制.实验6一. 实验目的使用freqz()函数绘出幅频和相频特性曲线,调用freqz()函数计算出离散系统频率响应的值,然会绘图.二.实验内容A=[1 0.3 0.2];B=[0 1 0];[H,w]=freqz(B,A,'whole');Hf=abs(H);Hx=angle(H);clfsubplot(211)plot(w,Hf)title('离散系统幅频特性曲线')subplot(212)plot(w,Hx)title('离散系统的相频特性曲线')三.实验心得通过系统函数的分析从而得到系统的频率响应,通常可以采用直接法来求.,同时调用freqz()函数求得系统的频率响应.二、综合设计灰度图像频域处理实验目的：正确理解二维傅里叶变换及滤波的基本概念，掌握低通、高通滤波器。
MATLAB在高等数学课程中的应用(图文)论文导读：高等数学是理工科大学生必修的一门基础课程，其重要性不言而喻．本文着重介绍了MATLAB软件在高等数学课程教学中的几点应用，即用可视化和符号运算的功能辅助教学研究．这样做，一方面，可以激发学生学习的兴趣，提高课堂效率，另一方面，可以培养学生的动手能力和创新能力．关键词：高等数学，隐函数图像，MATLAB，符号运算1 引言随着现代科学技术的迅猛发展，新的知识不断涌现．社会对现在的大学生的要求也越来越高，不仅要求他们具有扎实的理论基础，而且还要求他们具有较强的动手能力和一定的创新能力．为了适应这种发展的需要，高校教师就需要不断提高课堂教学的质量和效率，既要教给他们理论知识，又要教给他们处理实际问题的工具和方法，而MATLAB[2]正是这样一个必备的工具．MATLAB即为Matrix Laboratory，直译过来就是“矩阵实验室”，将其英文名字的前三个字母组合在一起，就是这款软件的名称．它是一款以数值计算见长的软件，内置了大量的工具包，功能强大．随着它自身的不断发展，MATLAB也具有其他一些功能，如：数据可视化，符号计算等等．由于MATLAB语言简洁灵活，易学好用，所以在工程计算，教育教学[3,4]等领域有着广泛的应用．2 利用MATLAB可视化功能辅助教学图形具有直观性的特点，在课堂教学中，是教师吸引学生眼球，展示数学“美”的一种有效的教学手段，深受广大学生喜爱．MATLAB的可视化作图的基本原理是描点成图，也就是说，你需要给MATLAB指定函数在若干点处的坐标，然后它根据所给的坐标来描点成图．例1：直角坐标系下函数的图像．我们以第一个重要极限（见文献[1]）中的函数，()的图像为例进行说明．我们的目的是观察函数在时，函数值的变化情况，所以我们不妨取．由于，所以我们将该区间分成奇数等份进行研究．MATLAB程序为：x =-2:(4/29):2; % 将x轴上的区间[-2,2]分成奇数等份，这样就避免了x的值取零y=sin(x) ./ x; % 计算f(x)的函数值plot(x,y,'o');% 描点作图axisequal; % 固定纵横坐标比，gridon; % 画分格线xlabel('x');ylabel('y');% 标记坐标轴title('函数f(x)=sin(x)/x的图像'); 图像如图1所示．图1例2：隐函数的图像．不能显化的隐函数的图像由于不知道函数的显式表达式，作起图来要比显函数复杂一些，不过原理还是一样的．我们以方程确定的隐函数为例进行说明．首先给出自变量的若干取值，然后对每个，利用MATLAB解非线性方程的函数fsolve求出相应的函数值，描点成图．需要注意的是，fsolve求出的仅仅是一个近似值，不过就算是近似值，对于我们描点作图已经是足够准确的了。
MATLAB软件工具在控制系统分析和综合中的应用实验班级：01811001学号：1120100209姓名：戚煜华一、试验目的：1．了解MATLAB 这种强大的数学软件的基本特点和语言特点。
2．掌握控制系统在MATLAB 中的描述。
3．学会用MATLAB 的Control 工具箱中提供的仿真函数，例如连续时间系统在阶跃输入激励下的仿真函数step （），脉冲激励下的仿真函数impulse （）等。
4掌握典型一阶、二阶系统中参数的变化对阶跃响应曲线的影响；5掌握使用MATLAB 绘制控制系统的根轨迹图，并了解附加开环零、极点对闭环根轨迹的影响。
6．学会使用MATLAB 绘制系统频率特性曲线—乃氏图和伯德图，并利用MATLAB 求出系统的稳定裕度。
7．掌握系统串联校正后，开环指标及时域响应指标的变化规律。
二、试验设备：一台装有MATLAB 软件的电脑三、试验内容：2．以传函11)(+=Ts s G 为例，令T=0.1，1，10，绘制其单位阶跃响应曲线，并总结给出惯性时间常数对阶跃响应影响的结论。
T=0.1时的单位阶跃响应曲线T=1时的单位阶跃响应曲线T=10时的单位阶跃响应曲线结论：惯性时间常数T越大，上升时间、调节时间和延迟时间越长。
3．以传函2222)(nn n s s s G ωξωω++=为对象，令n ω=1，ξ=0，0.2，0.5，1，1.5分别绘制阶跃响应曲线。
令ξ=0.7，n ω=0.1，1，10分别绘制阶跃响应曲线，进行ξ、n ω对二阶阶跃响应的影响分析。
n ω=1，ξ=0：分析：n ω=1时，ξ=0，零阻尼，响应为无阻尼等幅振荡；ξ=0.2和0.5，欠阻尼，随着ξ的增大，振荡幅值减小，响应速度变慢，超调量减小；ξ=1，临界阻尼，响应变慢，超调和振荡消失；ξ=1.5，过阻尼，系统没有超调，且过渡时间较长。
综上所述，ξ越大，振荡幅值越小，过渡时间越长；ξ>=1以后，系统没有了超调和振荡。
文章编号：1673-887X(2023)06-0103-03新工科背景下Matlab程序设计课程教学改革与探讨李丽丽1，王斌1，杨华1，张淑娟2（1.山西农业大学信息科学与工程学院，山西太谷030801；2.山西农业大学农业工程学院，山西太谷030801）摘要新工科建设的理念为背景下，文章以山西农业大学计算机类Matlab程序设计课程为例，分析该课程的教学现状和存在的问题，从课程教学内容、教学资源、考核方式等方面进行教学改革，提出将实际工程案例和学科竞赛融入课堂知识点，培养学生的思维创新和实践应用能力，为提升课程教学效果奠定基础。
关键词新工科；Matlab程序设计；教学改革；课程建设中图分类号G642.3文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2023.06.035Teaching Reform and Discussion of Matlab Programming Course underthe Background of Emerging Engineering EducationLi Lili1,Wang Bin1,Yang Hua1,Zhang Shujuan2(1.College of Information Science and Engineer,Shanxi Agricultural University,Taigu030801,Shanxi,China;2.College of Agricultural Engineering,Shanxi Agricultural University,Taigu030801,Shanxi,China)Abstract：Taking the concept of emerging engineering education construction as the background,this paper takes the computer Mat‐lab programming course of Shanxi Agricultural University as an example to analyze the teaching status and existing problems of the course,and carry out teaching reform from the aspects of course teaching content,teaching resources,and assessment methods.It is proposed to integrate practical engineering cases and subject competitions into classroom knowledge points,cultivate students'think‐ing innovation and practical application ability,and lay a foundation for improving the teaching effect of the course.Key words：new engineering,Matlab programming,teaching reform,course construction以“复旦共识”“天大行动”“北京指南”为基础逐步构成了“新工科”的一系列若干建设意见，且多位专家学者对“新工科”的内涵特征、建设思路及发展路径等方面进行了详细阐述，为“新工科”在高等院校的建设与发展奠定了基础。
一、引言数值计算方法又称数值分析，是研究适合计算机求解的各种数学问题的近似方法及其理论。
它的内容包括函数逼近、数值微分与积分、非线性方程（组）的数值解、数值代数、常微分与偏微分方程数值解等。
这门课程起着承上启下的作用，承上是使线性代数、高等数学中的原理得以应用，方法得以实现，启下是为后续课程中数学问题的建模和求解提供方法，是高等理工科院校的重要基础课程。
如今，数值计算、理论研究及物理实验并列成为当今世界科学活动的三种主要方式。
为众多的科学与工程问题提供计算方法，提高计算的可靠性、有效性和精确性，是《数值计算方法》这门课程研究的主要内容。
在长期的教学实践中体会到在《数值计算方法》课程中做好理论内容的传授和学生实践能力的培养这两个环节非常重要。
如何合理的利用计算机软件进行有效地教与学是值得探讨的一个课题。
本文以具体教学为例，介绍了ＭＡＴＬＡＢ软件在提高《数值计算方法》课堂教学质量中的具体使用。
二、ＭＡＴＬＡＢ软件引入的必要性ＭＡＴＬＡＢ是美国ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司自上世纪８０年代中期推出的数学软件，其优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力使其很快在数学软件中脱颖而出。
在欧美等高校，ＭＡＴＬＡＢ已经成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数值计算方法、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具。
以前的《数值计算方法》课程常采用ＦＯＲＴＲＡＮ或者Ｃ语言进行教学和实验，要求学生既要对算法有充分的了解，又要熟练掌握这两种语言的语法和编程技巧，导致学生和教师将大量的时间和精力都花在烦琐的程序编写以及对各种结果的绘图上，学习效果往往令人不满意。
正如ＦＯＲＴＲＡＮ和Ｃ等高级语使人们摆脱了需要直接对计算机硬件资源进行操作一样，被称为第四代计算机语言的ＭＡＴＬＡＢ，以其简洁的、更符合人们思维习惯的代码以及强大的绘图能力备受青睐。
《数值计算方法》课程内容多、课时少，如果运用传统教学方法，有些内容得不到细致地讲解，易使学生产生厌学情绪，收不到良好的教学效果。
