通过远程学习建立核反应堆模型

Chatryophe Demaziere,Chalmers理工大学


为了帮助满足核心安全培训的毕业生需求,核反应堆建模的短程,核系统的确定性建模,是为硕士学位,博士生和Chalmers理工大学的博士学生和博士后研究人员创造的。该课程作为一周长的研讨会,学生在Matlab中模拟钠冷却的快速反应器®,考虑中子运输,流量运输,传热及其相互依赖性。学生使用Matlab Grader™完成所有内会话编码练习(图1)。

图1. Matlab Grader在核反应堆建模短程中的编码运动。

到目前为止,研讨会使用翻转的课堂模型和混合方法,其中一些学生在Chalmers上参加人员,而其他学生则在网上远程参加。由于Covid-19大流行,该研讨会将来很可能会在未来完全在线进行。因为我们已经在课程的混合版本中使用了Matlab Grader,并且在远程教学中拥有经验,因此到完全远程学习设置的过渡将是简单的。This setup has just been successfully applied following the same principles for part of a master’s-level course on computational continuum physics, offered for the first time at Chalmers in the spring of 2020. Because of the COVID-19 outbreak, that part of the course was entirely given online.

车间动机和设置

靠近100欧核反应堆仍在欧洲仍在运行,占所有电力发电的25%以上。然而,同时,核工程计划正在欧洲大学逐步淘汰,政府机构警告核心安全专业知识的危险科学家和工程师。核系统的确定性建模部分创建,部分地提供尽可能多的学生,并在核反应堆的建模中进行深入培训,因此在核安全方面,无论他们在Chalmers参加人员的能力如何。

让学生迅速

我们刚开张的时候核系统的确定性建模远程学习,我们的第一个挑战之一是为有多样化教育背景的学生提供适合的材料。我们通过为学生提供自节容学习活动,在一周的长时间研讨会开始之前完成了这一挑战。由于这项筹备工作,“面对面”会话(现场或在线)可以通过专门设计的活动来专注于更积极的学习形式。

课前的准备工作主要集中在两个方面:提供必要的反应堆建模理论知识(概念理解)和确保学生能够在面对面的会议中专注于解决MATLAB任务(程序理解)。有些学生有编程经验,有些有MATLAB经验,有些则两者都没有。我们鼓励那些不熟悉MATLAB的学生完成免费的、通过MATLAB Onramp可获得的实践课程,包括向量和矩阵、导入数据、数组计算、调用函数和绘制数据的课程。有机会通过他们的大学校园范围的MATLAB培训的学生也可以选择完成三天,自定步,在线MATLAB基础课程,涵盖相同的材料更深入。

培养主动学习

在我们开发的方法中,所有学生在实际研讨会发生之前,所有学生都在独立学习,感谢网络上提供的教材。课堂课程侧重于从高阶思维中聘请学生的活动,重点是在MATLAB中的开发和实施算法。

在以概念理解为重点的准备活动中,学生需要完成我的核反应堆建模课本上指定的阅读材料(专门为研讨会编写的),观看简短的录音讲座或网络广播,并回答在线小测验。尽管教科书呈现了核反应堆建模的细节,网络直播总结了教科书中提出的关键概念,从而进一步加强了学生的概念理解。

在课堂会议期间,我简要介绍了对测验的关键概念和答案。然后,学生们正在实施在教科书和网络广播中呈现的MATLAB基于反应堆建模算法。为了帮助学生汇聚在正确的解决方案中,我为Matlab Grader的每个交互式锻炼创建了编码模板和评估测试(图2)。

图2。在MATLAB Grader中为评估测试创建的燃料棒内轴向钠速度(左)和温度分布图(右)。

Matlab Grader自动练习练习并提供反馈,让我和我的教学助理免费与学生一起工作,回答他们的问题并在需要时提供指导。基于Web的Matlab Grader接口还确保所有学生,无论是本地还是远程,都可以访问相同的编码环境。

许多学生使用MATLAB的桌面版本作为MATLAB评分者的补充,在预定的会议之外更深入地探索概念。没有通过学校使用MATLAB的学生可以享受30天的免费试用。

学习成果和学生反馈

对于大多数学生来说,这是他们第一次体验翻转课堂。翻转教学法与MATLAB评分者的编码作业的结合代表了他们习惯的学习方式的“颠覆”。尽管如此,学生们对课程设置都非常积极,不管他们是现场上课还是远程上课。在课程调查中,80%的学生对这门课印象非常好,20%的学生对这门课印象很好(选项有“非常好”、“不错”、“有点不好”和“一点也不好”)。此外,36%的学生认为他们在这样的教学环境中学习得更好,32%的学生认为学习得稍好一些;只有4%的人认为他们在传统形式下学习得更好,8%的人认为在传统形式下学习得稍好,而20%的人认为他们在这种教学模式和传统形式下学习得一样好。48%的学生认为教学方法非常好,52%的学生认为很好(可能的选择有“非常好”、“好”、“有点不好”和“一点也不好”)。最后,也是最重要的一点是,76%的学生认为同步课程非常吸引人,16%的学生觉得有点吸引人。只有8%的人认为这些环节完全没有吸引力(可能的选择有“非常吸引人”、“有点吸引人”、“有点不吸引人”和“一点也不吸引人”)。

除了同步会议的参与程度之外(在我看来,在我看来是直接测量方法的疗效),所有现场学生都成功完成了所有作业。对于偏远和活跃的学生(实际上在任务上工作的人),完成率为98%。

我应该提及对学生学习的彻底分析正在进行我们的其他完全在线课程,计算连续物理学,使用通过在整个学习序列中监视他们的学习活动来收集的数据(在阅读教科书的形式的预定活动,观看网络广播,并在线测验回答在线测验;在Matlab Grader分配工作的同时,课堂上完成任务的活动)。早期结果表明,尽管该课程的完全在线性质,但参与的学生对编码任务进行了非常好的学生,学生订婚的程度非常高。

远程学习:同事的未来计划和建议

有几年的教学远程学习课程,我经常被同事们提出建议,了解改善学习经历的入门和策略。我鼓励这些同事,首先和最重要的是,即使在课程正在运行的情况下,即使他们正在转换为远程学习,也能够制定教学课程并遵循计划的计划。预期困难,特别是当教练和学生都有新的远程学习时。我发现通过这些困难坚持计划是一个更好的策略,而不是放弃它中间过程来尝试新的东西。

我鼓励教师考虑因素,例如可用的准备时间量以及他们将有多少学生。请记住,大多数学生都在在线学习,因为教师在线教学。提供易于理解和遵循的课程的结构。最后,最重要的是,寻找与学生互动的方法,提供实践培训课程,并使学生活跃的学习者。在激活学习和学生 - 教师互动的课堂上,是改善学生学习的关键,无论是现场,在线还是在混合设置中。如Matlab Grader等自动评分系统在这方面提供了实质性的优势:它为教师提供了与学生一起与学生一起工作的同时,同时让学生有机会从事实践,积极学习直接反馈。不同的学习元素及其相互关系必须互相利用并支持学生学习,从而解释为什么具有策略至关重要。金宝app

关于作者

Christophe Demaziere是查尔默斯理工大学物理系的教授,在那里他领导着DREAM(确定性反应堆建模)任务小组,这是一个跨学科的小组,在中子输运、流体动力学、热传导和数值方法方面具有专业知识。

发布2020年

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