计算方法课程设计

一、课程简介与教学目标

计算方法课程是计算机科学与技术专业的一门核心课程，主要讲授计算机中各种数值计算的基本方法和算法。通过本课程的学习，学生应掌握计算方法的基本原理和实用技巧，具备运用所学知识解决实际问题的能力。

教学目标：

  1. 掌握计算方法的基本概念、原理和方法；
  2. 能够熟练运用常用算法进行数值计算；
  3. 具备分析问题和解决问题的能力，培养创新意识和科学精神；
  4. 熟悉计算机的组成原理及操作系统基本知识，为后续课程打下基础。

二、课程内容与教学安排

  1. 引言：计算方法概述
  2. 计算方法的定义与分类
  3. 计算机中的数值表示

  4. 计算机中的数值运算

  5. 数值代数

  6. 方程的数值解法
  7. 线性方程组求解
  8. 非线性方程求根

  9. 矩阵运算与特征值问题

  10. 数值分析

  11. 函数插值与逼近
  12. 数值积分与微分方程求解

  13. 数据拟合与优化方法

  14. 算法设计与分析

  15. 算法设计的基本原则与方法
  16. 算法的时间复杂度与空间复杂度分析

  17. 算法的误差分析与控制

  18. 常用算法实现

  19. 快速排序与归并排序
  20. 二分查找与插值查找
  21. 线性规划与非线性规划求解

  22. 动态规划与贪心算法

  23. 实际应用案例

  24. 工程问题中的数值计算
  25. 数据处理与分析中的算法应用
  26. 计算机图形学中的计算方法

三、教学方法与手段

  1. 采用讲授、讨论、实验相结合的方式进行教学；
  2. 鼓励学生积极参与课堂讨论，发表自己的见解和疑问；
  3. 提供丰富的实验题目和编程实践机会，培养学生的动手能力和解决问题的能力；
  4. 利用多媒体教学设备和网络资源，丰富教学内容和手段。

四、课程评估与成绩评定

  1. 平时成绩（40%）：包括课堂表现、课后作业完成情况、小组讨论参与情况等；
  2. 实验成绩（40%）：实验报告的质量和实验过程的规范性；
  3. 期末考试（20%）：闭卷考试，考查学生对计算方法基本概念、原理和方法的掌握程度。

五、参考教材与参考书目

  1. 《计算方法》（教材），作者：李庆扬、王能斌等；
  2. 《数值分析》（教材），作者：张友书、吴冲等；
  3. 《算法导论》（教材），作者：Thomas H. Cormen、Charles E. Leiserson等；
  4. 相关学术论文和研究报告。

六、教学资源与支持

  1. 教师需具备扎实的计算机科学与技术专业知识和丰富的教学经验；
  2. 学校应提供先进的计算设备实验室和丰富的教学资源；
  3. 教师可利用网络资源和在线课程平台进行教学和学习。