中国海洋大学本科生课程大纲
课程名称 | 数值计算方法实践 Practice of Numerical Computational Method | 课程代码 | 074514203225 |
课程属性 | 工作技能 | 课时/学分 | 16/0.5 |
课程性质 | 选修 | 实践学时 | 16 |
责任教师 | 娄安刚 | 课外学时 | 0 |
一、 课程介绍
1.课程描述：
数值计算方法上机实验课是对数值计算方法课程中的理论知识的练习和上机计算验证，该课程能够加深学生理解数值计算的理论知识、体会数值计算方法的优劣、初步认识数值计算在海洋模型中的应用，适用于环境科学与工程专业动力方向的学生，是一门专业选修课程。该实验课主要是训练学生上机的能力，掌握基本的计算机编程的应用和绘制图形，包括fortran、matlab等的应用。
2.设计思路：
在实验项目的设置上注重基本功能、强化综合性练习，包括编程、计算与绘图。重点上机练习非线性方程迭代、微积分数值计算等。学生通过课前对实验指导书的学习，了解实验的目的和原理，熟悉具体的计算方法和编程步骤，实验过程中每个学生在计算机上自主操作，利用Fortran完成编辑、运行和输出结果，并能够用MATLAB绘出计算结果的图形。实验报告要求学生描述选用的计算方法、编写的程序、以及运行的过程和结果，并对实验计算结果进行分析和讨论。
3. 课程与其他课程的关系：
并行课程：《数值计算方法》理论课
二、课程目标
通过对本课程的计算机上机实习，让学生熟悉掌握较系统的数值计算理论和计算方法的设计思想，能进行较为简单的程序设计并能在计算机上实现，为环境科学与工程专业动力方向本科生进一步学习深造打基础，也为毕业生从事数值计算及计算机模拟方面的科研工作打基础。
三、学习要求
学生需在实验课前做好预习，熟悉有关计算方法的计算公式推导计算过程，上机时要训练编辑程序、修改程序的动手上机计算能力；课后认真思考，独立完成实验报告的撰写，掌握该课程实验的基本技能。
四、参考教材与主要参考书
数值计算方法 | 丁丽娟等 | 北京理工大学出版社 | 1997年8月第一版 |
数值分析 | 李庆扬等 | 华中科技大学出版社 | 1986年12月第三版 |
五、进度安排
序号 | 专题 | 计划 课时 | 主要内容概述 | 实验实践 内容 |
1 | 实验基本技能 | 2 | 安装有关计算、绘图软件； 熟悉计算及绘图软件、并会上机基本操作。 | Fortran教程、Matlab使用 |
2 | 误差传播与算法稳定性 | 2 | 了解不同数值方法计算结果的误差 了解算法软件实现的过程与计算机数系结构。体会算法优劣以及稳定性在选择算法中的重要性。 | 上机操作计算与实验报告 |
3 | 非线性方程的迭代法、初始值与收敛性 | 4 | 认识非线性问题和线性问题迭代法的区别，探讨迭代法及初始值与迭代收敛性的关系。算法设计与比较 | 上机操作计算与实验报告 |
4 | 数值逼近数值实验 | 4 | 了解插值多项式的构造与实现，能够上机实现分段Hermite三次插值方法 | 上机操作计算与实验报告 |
5 | 数值积分与数值微分数值实验 | 2 | 通过上机操作计算，掌握自动变步长方法和自适应方法数值积分的实现，理解各种数值积分公式的特性，能用数值积分求解积分方程。 | 上机操作计算与实验报告 |
6 | 线性代数方程组解法数值实验
| 2 | 理解高斯消元过程中出现小主元很小时，引起方程组解的数值不稳定性；认识迭代收敛的含义以及迭代初值和方程组系数矩阵性质对收敛速度的影响。 | 高斯消去法数值稳定性主元的选取与算法的稳定性实验；迭代收敛速度实验
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六、成绩评定
（一）考核方式D：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他
（二）统考方式B：A.统一B.提前
（三）成绩综合评分方法：
综合评价项目 | 得分 |
1.实验操作 | 40 |
2.实验报告 | 60 |
总计 | 100 |
附：作业和平时表现评分标准
1）作业的评分标准
作业的评分标准 | 得分 |
1.严格按照作业要求并及时完成，基本概念清晰，解决问题的方案正确、合理，能提出不同的解决问题方案。 | 90-100分 |
2.基本按照作业要求并及时完成，基本概念基本清晰，解决问题的方案基本正确、基本合理。 | 70-80分 |
3.不能按照作业要求，未及时完成，基本概念不清晰，解决问题的方案基本不正确、基本不合理。 | 40-60分 |
4.不能按照作业要求，未及时完成，基本概念不清晰，不能制定正确和合理解决问题的方案。 | 0-30分 |
2）课堂讨论及平时表现评分标准
课堂讨论、平常表现评分标准 | 得分 |
1.资料的查阅、知识熟练运用，积极参与讨论、能阐明自己的观点和想法，能与其他同学合作、交流，共同解决问题。 | 90-100分 |
2.基本做到资料的查阅、知识的运用，能参与讨论、能阐明自己的观点和想法，能与其他其他同学合作、交流，共同解决问题。 | 70-80分 |
3.做到一些资料的查阅和知识的运用，参与讨论一般、不能阐明自己的观点和想法，与其他同学合作、交流，共同解决问题的能力态度一般。 | 40-60分 |
4.不能做到资料的查阅和知识的运用，不积极参与讨论，不能与其他同学合作、交流，共同解决问题。 | 0-30分 |
七、学术诚信
多主动上机操作练习，独立撰写实验报告，如有发现伪造实验结果、盗取他人实验成果、抄袭他人实验报告的不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。
八、大纲审核
教学院长：院学术委员会签章：