課程大綱

課程資訊

課程名稱

程式與科學計算
Program and Scientific Computing

開課學期

101-1

授課對象

理學院大氣科學系

授課教師

陳維婷

課號

AtmSci2010

課程識別碼

209 26500

班次

學分

全/半年

半年

必/選修

必修

上課時間

星期一7,8(14:20~16:20)

上課地點

大氣A104

備註

總人數上限：40人

Ceiba 課程網頁

http://ceiba.ntu.edu.tw/1011_as_fortran

課程簡介影片

核心能力關聯

核心能力與課程規劃關聯圖

課程大綱

為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印

課程概述

大氣科學相關研究需要大量撰寫電腦程式，以及使用電腦分析繪圖軟體。本課程將透過講解、範例與密集上機操作，讓同學對大氣科學常用程式語言及軟體的使用上，有清楚的概念與實作經驗，針對未來在研究、學習上可能遇到的科學運算及繪圖需求，培養具體應用相關程式語言與軟體的能力。

課程目標

課程將分三大部分進行。
第一部分是熟悉UNIX作業系統的使用，以及介紹Fortran程式設計，學習如何運用Fortran程式進行資料的讀取、運算與輸出。
第二部份是Matlab計算繪圖軟體，學習科學運算與資料處理的相關指令，以及基本繪圖功能。
第三部份是GrADS繪圖軟體，學習處理大氣常用資料格式、運算與繪圖，並且練習如何搭配Fotran與Matlab解決實際科學研究問題。

課後作業與考試的撰寫繳交主要在本系UINX工作站環境執行，另外有課前預習作業。

課程要求

從第二週起，上課地點為大氣系電腦室C202

每週均有課前預習作業、課堂參與上機實作、課後作業，另有期中考兩次與期末考一次，以上機操作方式進行。

每週作業與預習問題的繳交方式可能略有不同，請務必注意助教當週的解釋與課程網頁公佈欄的說明。

除了課程提供的範例檔，作業、預習問題、考試禁止抄襲或複製他人檔案（包括同學之間，以及網路資源）。
作業與預習問題可以口頭討論或參考網路上的資料，但程式的撰寫、指令操作必須全部由本人完成。上機考試時禁止互相討論。
如發現抄襲，則該份作業或考試以零分計算。

預期每週課後學習時數

Office Hours

另約時間

指定閱讀

參考書目

書籍：

Chapman, S. (2004), Fortran 90/95 for scientists and engineers, 2nd Ed., McGraw-Hill Higher Education

Nyhoff, L. R. and S. C. Leestma (1997), Fortran 90 for Engineers and Scientists, Prentice Hall (ISBN:0135197295).

彭國倫 (2001), Fortran 95程式設計 (ISBN:9575669592)

Chapman, S. (2008), MATLAB programming for engineers, Thomson.

Gilat, A. (2004), MATLAB: An introduction with Application, 2nd Ed., John Wiley & Sons.

Trauth, M. H. (2010), MATLAB recipes for earth sciences [electronic resource], 3rd Ed., Springer-Verlag Berlin Heidelberg
[台大圖書館電子藏書] http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-12762-5

Menke, W. and Menke, J. (2012): Environmental Data Analysis With Matlab, Elsevier
[台大圖書館電子藏書] http://www.sciencedirect.com/science/book/9780123918864

網頁：

MATLAB 程式設計與應用，張智星 (Roger Jang)
http://www.cs.nthu.edu.tw/~jang/mlbook/

Matlab Documentation
http://www.mathworks.com/help/techdoc/index.html?/access/helpdesk/help/techdoc/index.html=

Mathtools.net - Matlab
http://www.mathtools.net/MATLAB/index.html

COLA GrADS Online Documentation
http://grads.iges.org/grads/gadoc/index.html

評量方式
(僅供參考)

No.	項目	百分比	說明
1.	(評量方式與百分比可能視教學情況調整）	0%	(由以上比例計算得出原始分數後，會依所有修課學生之原始分數分布情形，決定各等第的人數，以接近常態分布為原則。）
2.	課後作業	50%	上課當週週五下午五點前上傳，逾時不收
3.	課前預習、課堂參與	20%	第二週起每堂課均有一題預習問題（除期中考週外），上課時繳交（限本人），逾時不收。每題各佔1%，課堂參與佔7%
4.	期中考I、II	20%	上機考試(各佔10%)
5.	期末考	10%	上機考試

課程進度

週次	日期	單元主題
第1週	9/10	課程簡介、計算機概論、UNIX OS
第2週	9/17	UNIX OS、Fortran 基本介紹、變數宣告讀寫與運算
第3週	9/24	Fortran 邏輯運算、迴圈、陣列、檔案讀寫 I
第4週	10/01	Fortran 邏輯運算、迴圈、陣列、檔案讀寫 II
第5週	10/08	Fortran 函式; 副程式 I
第6週	10/15	Fortran 函式; 副程式 II
第7週	10/22	期中考 I
第8週	10/29	Matlab 介紹、變數、基本運算、help、m檔案
第9週	11/05	Matlab 矩陣與繪圖I
第10週	11/12	Matlab 矩陣與繪圖 II、資料讀寫
第11週	11/19	Matlab 函數、數學進階功能、除錯
第12週	11/26	期中考 II
第13週	12/03	GrADS 基本介紹
第14週	12/10	GrADS 繪圖
第15週	12/17	GrADS scripts使用，資料讀寫（I）
第16週	12/24	GrADS scripts使用、資料讀寫（II）
第17週	12/31	（元旦連假）
第18週	01/07	期末考