《MATLAB数值方法在生物医学工程中的应用》课程教学大纲 Numerical methods with MATLAB in biomedical engineering

西安交通大学研究生课程简介课程编码：MATLAB数值方法在生物医学工程中的应用课程名称：（中）Numerical methodswith MATLABinbiomedical engineering课程名称：（英）学分数：2课内总学时数：32实验学时数：0课程内容简介：本课程介绍生物医学工程领域数值计算问题的求解工具，具体内容包括：介绍生物医学系统的特性和行为，各种不同模型及其相关的数值求解方法以及如何应用MATLAB编程求解此类问题；学会运用MATLAB软件分析各种系统的线性和非线性代数模型，导出求解模型所需的数值方法；重点学会应用MATLAB软件分析含有常微分方程或偏微分方程的多维系统动态模型；并能结合多种方法，应用MATLAB求解复杂生物医学系统的数学模型。先修课：数值分析、信号与系统、MATLAB相关课程参考书目：1.MATLAB数值计算CleveB.Moler著，喻文健译，机械

西安交通大学研究生课程简介 课程编码： MATLAB 数值方法在生物医学工程中的应用 课程名称：（中）Numerical methods with MATLAB in biomedical engineering 课程名称：（英） 学分数： 2 课内总学时数：32 实验学时数： 0 课程内容简介：本课程介绍生物医学工程领域数值计算 问题的求解工具，具体内容包括：介绍生物医学系统的特 性和行为，各种不同模型及其相关的数值求解方法以及如 何应用 MATLAB 编程求解此类问题；学会运用 MATLAB 软件 分析各种系统的线性和非线性代数模型，导出求解模型所 需的数值方法；重点学会应用 MATLAB 软件分析含有常微 分方程或偏微分方程的多维系统动态模型；并能结合多种 方法，应用 MATLAB 求解复杂生物医学系统的数学模型。 先修课: 数值分析、信号与系统、MATLAB 相关课程 参考书目： 1. MATLAB 数值计算 Cleve B. Moler 著，喻文健 译，机械

工业出版社，20202．数值方法在生物医学工程中的应用StanleyMD等著，封洲燕译机械工业出版社，20093.数值方法和MATLAB实现与应用GeraldR著，伍卫国译，机械工业出版社，20044．数值方法（MATLAB版）JohnHM，KurtisDF著、周璐、陈渝、钱方译，电子工业出版社，2005数值方法在生物医学工程中的应用StanleyMD，AlkisC，PrabhasVM著，封洲燕译机械工业出版社，2009执笔人：李津审定人：张建保

工业出版社，2020 2. 数值方法在生物医学工程中的应用 Stanley MD 等 著，封 洲燕 译 机械工业出版社，2009 3. 数值方法和MATLAB实现与应用 Gerald R著，伍卫国译， 机械工业出版社，2004 4. 数值方法（MATLAB 版）John HM，Kurtis DF 著、周璐、 陈渝、钱方译， 电子工业出版社，2005 数值方法在生物 医学工程中的应用 Stanley MD, Alkis C, Prabhas VM 著，封洲燕译 机械工业出版社，2009 执笔人：李津 审定人： 张建保

Course Code:Course Name: Numerical methods with MATLAB inbiomedical engineeringCredit: 2Teaching Hours:32ExperimentalHours:0Introduction:Thiscourseintroduces the integrative set ofcomputational problem solving tools important to biomedical engineers.In detail, it introduces: the characteristics and behavior of the biomedicalsystem; the different models and their associated numerical methods aswell as how to apply MATLAB programming for solving such problems;MATLAB software to analyze linear and nonlinear algebraic models forthe various systems; how to deduce a numerical method for a certainmodel; more importantly, to use MATLAB software to analyze dynamicmodel of the multi-dimensional systems containing ordinary differentialequations or partial differential equations; and how to integrate a varietyof methods to solve the mathematical models of complex biomedicalsystems.Required Course in Advance: numerical analysis、 Signal and system.MATLABrelated courses

Course Code: Course Name: Numerical methods with MATLAB in biomedical engineering Credit: 2 Teaching Hours： 32 Experimental Hours: 0 Introduction: This course introduces the integrative set of computational problem solving tools important to biomedical engineers. In detail, it introduces: the characteristics and behavior of the biomedical system; the different models and their associated numerical methods as well as how to apply MATLAB programming for solving such problems; MATLAB software to analyze linear and nonlinear algebraic models for the various systems; how to deduce a numerical method for a certain model; more importantly, to use MATLAB software to analyze dynamic model of the multi-dimensional systems containing ordinary differential equations or partial differential equations; and how to integrate a variety of methods to solve the mathematical models of complex biomedical systems. Required Course in Advance: numerical analysis、Signal and system、 MATLAB related courses

References:1.Numerical Computing with MATLAB.CleveMoler2. Numerical Methods in Biomedical Engineering.Stanley MD, AlkisC, Prabhas VM.3. Numerical methods with Matlab: implementation and applicationGerald R4.Numerical methods using Matlab. John HM, Kurtis DFWriters:Li JinExaminer&Approver:ZhangJianbao

References: 1. Numerical Computing with MATLAB. CleveMoler 2. Numerical Methods in Biomedical Engineering. Stanley MD, Alkis C, Prabhas VM. 3. Numerical methods with Matlab: implementation and application Gerald R 4. Numerical methods using Matlab. John HM，Kurtis DF Writer s: Li Jin Examiner & Approver : Zhang Jianbao

教学大纲及学时分配第一章生物医学系统建模思政元素及讲授小节学时主要内容授课教师时间科学精神、大国工第一节数值计算和生物医学工程匠精神、奉献精神。第二节创建工程模型2学李津利用计算机求解生物医学模时第三节型的范例第四节课程介绍第二章数值分析的概念思政元素及讲授小节学时授课教师主要内容时间第一节科学计算耐心细致、精益求第二节精--差之毫厘，谬数值算法及其误差以千里2学第三节泰勒级数李津时第四节减小误差第五节MATLAB的浮点数表达第三章MATLAB简介思政元素及讲授小节主要内容学时授课教师时间

教学大纲及学时分配 第一章 生物医学系统建模 小节 主要内容 学时 授课教师 思政元素及讲授 时间 第一节 数值计算和生物医学工程 2 学 时 李津 科学精神、大国工 匠精神、奉献精 神。 第二节 创建工程模型 第三节 利用计算机求解生物医学模 型的范例 第四节 课程介绍 第二章 数值分析的概念 小节 主要内容 学时 授课教师 思政元素及讲授 时间 第一节 科学计算 2 学 时 李津 第二节 数值算法及其误差 耐心细致、精益求 精-差之毫厘，谬 以千里 第三节 泰勒级数 第四节 减小误差 第五节 MATLAB 的浮点数表达 第三章 MATLAB 简介 小节 主要内容 学时 授课教师 思政元素及讲授 时间

职业理想、开拓进取精神一MATLAB第一节MATLAB环境创始人CleveMooler第二节矢量和矩阵第三节图形与显示第四节符号运算8学李津时第五节Matlab程序设计第六节Simulink建模MATLAB工具箱的使用方法及第七节应用第四章生物医学系统的线性模型思政元素及讲授小节学时主要内容授课教师时间第一节线性生物医学系统举例第二节线性代数方程组中华优秀传统文3学李津化、学科发展史一第三节时高斯？若尔当法《数学九章》和《九章算术》第四节线性系统求解的送代法第五章生物医学系统的非线性模型思政元素及讲授小节学时主要内容授课教师时间

第一节 MATLAB 环境 8 学 时 李津 职业理想、开拓进 取精神—MATLAB 创始人 Cleve Mooler 第二节 矢量和矩阵 第三节 图形与显示 第四节 符号运算 第五节 Matlab 程序设计 第六节 Simulink 建模 第七节 MATLAB 工具箱的使用方法及 应用 第四章 生物医学系统的线性模型 小节 主要内容 学时 授课教师 思政元素及讲授 时间 第一节 线性生物医学系统举例 3 学 时 李津 第二节 线性代数方程组 第三节 高斯？若尔当法 中华优秀传统文 化、学科发展史— 《数学九章》和 《九章算术》 第四节 线性系统求解的迭代法 第五章 生物医学系统的非线性模型 小节 主要内容 学时 授课教师 思政元素及讲授 时间

第一节非线性生物医学系统举例第二节逐次代换法第三节试位法（线性插值法）2 学李津科学方法，尊重规时第四节律一诸葛亮与二牛顿一拉弗森法分法第五节牛顿法求解非线性方程组第六章有限差分法、插值法和积分法思政元素及讲授小节学时主要内容授课教师时间家国情怀，爱国精第一节符号算子神一冯康先生事迹第二节有限差分法第三节插值多项式3学李津时第四节等距节点和非等距节点插值第五节积分公式第七章动态系统：常微分方程思政元素及讲授小节学时主要内容授课教师时间第一节常微分方程的分类5学李津时第二节标准型的转化第三节线性常微分方程组

第一节 非线性生物医学系统举例 2 学 时 李津 第二节 逐次代换法 第三节 试位法(线性插值法) 第四节 牛顿一拉弗森法 科学方法，尊重规 律—诸葛亮与二 分法 第五节 牛顿法求解非线性方程组 第六章 有限差分法、插值法和积分法 小节 主要内容 学时 授课教师 思政元素及讲授 时间 第一节 符号算子 3 学 时 李津 家国情怀，爱国精 神—冯康先生事 迹 第二节 有限差分法 第三节 插值多项式 第四节 等距节点和非等距节点插值 第五节 积分公式 第七章 动态系统：常微分方程 小节 主要内容 学时 授课教师 思政元素及讲授 时间 第一节 常微分方程的分类 5 学 时 李津 第二节 标准型的转化 第三节 线性常微分方程组

科学精神，坚忍不第四节拔的意志一数学非线性常微分方程组家欧拉第五节稳态解及其稳定性分析第六章数值稳定性和误差传播第七章应用举例第八章动态系统：偏微分方程思政元素及讲授小节学时授课教师主要内容时间生物医学系统中的偏微分方第一节程第二节偏微分方程的分类第三节初始条件和边界条件第四节求解偏微分方程3学李津时第五节极坐标系统第六节稳定性分析工匠精神，创新意第七节MATLAB偏微分方程工具箱识一身边的榜样第九章数值分析在生物医学工程中的应用思政元素及讲授小节学时主要内容授课教师时间4学MATLAB数值方法在生物医学李津时工程中的应用汇报

第四节 非线性常微分方程组 科学精神，坚忍不 拔的意志—数学 家欧拉 第五节 稳态解及其稳定性分析 第六章 数值稳定性和误差传播 第七章 应用举例 第八章 动态系统：偏微分方程 小节 主要内容 学时 授课教师 思政元素及讲授 时间 第一节 生物医学系统中的偏微分方 程 3 学 时 李津 第二节 偏微分方程的分类 第三节 初始条件和边界条件 第四节 求解偏微分方程 第五节 极坐标系统 第六节 稳定性分析 第七节 MATLAB 偏微分方程工具箱 工匠精神，创新意 识—身边的榜样 第九章 数值分析在生物医学工程中的应用 小节 主要内容 学时 授课教师 思政元素及讲授 时间 MATLAB 数值方法在生物医学 工程中的应用汇报 4 学 时 李津

课程考核办法：平时表现占20%，平时作业占30%；综合作业占50%

课程考核办法： 平时表现占 20 %，平时作业占 30 %；综合作业占 50 %