曾15：使用MATLAB进行工程计算是加州大学圣地亚哥分校化学工程和纳米工程专业所有一年级新生的必修课。学生学习使用计算方法解决工程问题，并掌握在整个学习过程中所需的技能，如制定问题陈述、开发算法和在MATLAB中分析结果®.
当我创建这门课程的在线版本时，我的主要目标是改善学生的学习体验。目前，在线课程与课堂教学并行，已被证明是课程中受欢迎和成功的补充。参加该课程的学生在同等作业上的表现与他们的同龄人一样好，同时享受在任何时间和地点完成课程的灵活性，最适合他们的时间表。
从演讲厅到自定进度的在线学习
曾15该课程最初采用标准的授课形式，教授在黑板上介绍新概念时，学生被动地听。我觉得如果学生们能够用这些材料进行实验，他们可以更有效地学习编码概念。当我开始教授这门课程时，我把它搬到了一个计算机实验室，让学生们在我演示时在MATLAB中尝试绘图、向量分析、简单计算、脚本以及其他任务和构造。
学生进入曾15拥有截然不同的知识水平；有些人知道MATLAB，有些人可以用另一种语言编写代码，还有一些人根本没有编程经验。他们背景的多样性使自学变得如此重要。自我调整可以让有经验的学生快速浏览材料，同时给其他人足够的时间掌握新概念。此外，那些长途通勤或在校外工作的学生可以在一天中的任何时间在家里学习和完成作业。
准备网络课程内容
网上的曾15是由创新学习技术计划(ILTI)资助的，该计划是由加州大学总统办公室建立的，旨在鼓励使用技术和开发高质量的在线课程。我还得到了一个由MathWorks内容开发工程师组成金宝app的团队的技术支持。我和这个团队一起制作教学材料，包括视频和互动学习模块。这些材料是基于课程的实验版本和MATLAB教程的课程计划和作业。
我们将课程材料设计为模块化，以便内容可以根据具体课程的需要进行调整。最初的主题包括导入和绘制数据、使用表格、编程结构、函数、统计方法、线性代数、非线性方程和常微分方程。视频和测验中使用的许多例子都是基于我的课堂讲稿,使用MathWorks内容开发工程师提供的旁白。
基于模块的方法如何在线工作
学生按顺序完成模块，通常每周完成一到两个模块。我们不会对他们的进步速度设定上限，但我们会设定下限，以确保他们按时完成课程。
每个模块都以一个简短的视频开始，介绍主题并解释其重要性。根据主题的复杂性，学生要么观看另一个简短视频，要么跳入MATLAB中的指导示例。MATLAB示例为可能需要它们的学生提供即时反馈和提示（图1）。
图1所示。在MATLAB中索引向量的一个指导示例，学生的答案提供即时反馈。
在通过MATLAB中的一个简短的、不分级的测验来评估他们对材料的理解之后，学生们开始更深入地编写示例。例如，在微分方程模块中，他们建立一个脚本，一步一步地解决问题。首先，他们只需填写一些初始条件并运行提供的代码。后续示例提供的代码较少，直到学生基本上是从空白脚本开始。
一旦学生觉得他们已经掌握了某个特定的主题，他们将使用加州大学圣地亚哥分校的学习管理系统进行分级测验，然后完成家庭作业，在作业中他们将学到的概念应用到针对其特定工程学科（如化学工程或纳米工程）的问题中。
最终项目
在课程结束时，每个学生完成一个项目，该项目旨在整合所涵盖的所有材料。在去年的最后一个项目中，学生们在MATLAB中开发了二维气体的模拟。他们必须编写一个MATLAB脚本，显示代表在正方形内部反弹的粒子的圆圈，然后对模拟结果进行统计分析。
我设置了4个难度等级:铜、银、金和白金。学生可以选择在获得铜牌后停止学习，或者完成全部四门课程。在青铜的层面上，他们必须为一个移动的粒子编写代码，并在方形的两侧反弹。他们必须更新粒子的位置，确定它何时与墙相撞，然后根据我提供的规则切换它的速度矢量。在银水平上，他们模拟了81个粒子，然后绘制出每单位时间内壁面碰撞的数量，以获得盒子内压力的粗略近似。在黄金层，粒子可以相互碰撞，也可以与壁面碰撞。在最终的铂级，有两种不同的粒子，每一次碰撞，粒子都有可能发生化学反应(图2)。
图2。用MATLAB仿真一个二维气体，其中不同的粒子由黑色和白色的圆圈代表移动和碰撞彼此和他们的边界容器的线。
学生们对这个项目表现出了极大的热情，超过一半的学生选择超出要求，尝试金牌水平。有些人甚至完成了白金关卡。
比较课程版本和计划下一步
通过对各版本课程中学生提交的家庭作业的比较，可以看出在线课程中的学生对材料的理解与课堂上的学生一样好。
在课后的调查中，在线版本的每个学生要么是同意，要么是非常同意，在线MATLAB培训足以让他们完成作业。大约90%的人说他们会推荐这门课程，这比几年前有了很大的进步，当时大约65%的人说他们会推荐课堂教学。调查回复还显示，学生们对在线版本的灵活性表示赞赏。
虽然教授们可能会将在线课程视为节省时间的一种方式，但我很早就做出了决定，在在线课程上投入的时间与在课堂上投入的时间相同。相反，我本该花在课堂上的时间是用来办公和提供反馈的。学生们注意到，他们的教授正在密切关注他们的家庭作业，并且有几项与提高学习成绩相关的额外关注。其中一位说：“我在这门课上学到的东西比我预期的多得多。我喜欢办公时间和布置的作业。”另一位说：“谢谢你对作业的详细反馈和评论。我从这门课程中学到了很多。”
下一步是合并在线版本的曾15作为加州大学圣地亚哥分校其他工程系的核心课程，根据具体学科的需要增加或删除模块。在那之后，我们计划在整个加州大学系统的大学向学生提供该课程。
加州大学圣地亚哥分校是世界上提供MATLAB和Simulink全校范围访问的1300所大学之一。金宝app通过校园范围许可，研究人员、教师和学生可以访问最新版本的产品的公共配置，以便在教室、家中、实验室或现场的任何地方使用。下载188bet金宝搏
