牛津大学数学本科学生使用MATLAB进行符号计算和问题解决

挑战

为数学一年级学生提供计算数学符号问题的基础

解决方案

使用符号数学工具箱及其MuPAD笔记本界面教授一年的课程,其中包含与其他课程相关的项目

后果

  • 自主学习使
  • 简化课程改革
  • 可转移的技能

“例如,当学生们使用MuPAD笔记本解决波浪问题时,他们可以看到波浪被反射,以及参数的变化如何改变解决方案的行为。这种可视化强化了他们的理解,对自主学习特别有帮助。”

牛津大学Catherine Wilkins博士
凯瑟琳·威尔金斯博士和一个学生。

牛津大学数学研究所(University of Oxford 's Mathematical Institute)的学生被要求展示吸收和应用新思想的能力,以及独立思考和工作的能力。MuPAD的一年级课程探索数学为学生提供了自主学习的早期介绍,同时建立了他们在其他数学和科学课程中需要的基础知识。

使用MATLAB进行教学®符号数学工具箱用它的MuPAD®笔记本界面,这门两学期的课程向学生介绍符号计算在现代数学中的应用。牛津大学的课程主任凯瑟琳·威尔金斯博士指出:“我们认为,对于所有数学专业的本科生来说,拥有使用计算机代数系统的经验是很重要的,不管他们可能专攻哪一个数学分支。”。“在第一年学习这门课程的一个直接好处是,学生可以使用MuPAD笔记本解决问题,并在其他课程中检查答案。从长远来看,接触MATLAB和MuPAD有利于学生在第三年和第四年的项目、研究生研究中以及作为一项突出技能学习他们的简历。”

挑战

每年约有200名学生参加该课程,一个主要的挑战是促进独立学习,同时仍为每个学生提供成功所需的资源、结构和指导。威尔金斯博士解释说:“这门课程的设计是为了让学生在理想情况下能够自主学习。”。“为了使这种方法能够很好地发挥作用,学生需要从自己的笔记本电脑上访问所需的软件,也需要有人在需要时提供指导。”

学生的动机在帮助学生实现目标方面也很关键。威尔金斯博士补充说:“我一直在寻找增加学生对课程工作热情的方法,并向他们展示它与其他课程的相关性。”为了吸引纯数学和应用数学的学生,该课程必须提供一个基础,以交互解决一系列数学学科的问题。

解决方案

牛津大学此前已经获得了全校范围内的许可证,允许学生使用MATLAB和数十种配套产品。下载188bet金宝搏威尔金斯博士利用了这一途径,她开始使用MATLAB和符号数学工具箱教授MuPAD探索数学。

本课程包括两个为期八周的学期,每个学期只上两节课。在第一堂课中,威尔金斯博士向学生介绍了MuPAD笔记本。

然后学生们在这学期剩下的时间里独立学习。每隔两周,他们就会完成课程手册,在小组会议上有一个课程演示者(或助教)来回答问题。

早期练习教学生如何使用基本函数并生成绘图和图形。他们还学习如何计算表达式,以符号方式求解方程,以及执行微分和积分。

之后,学生将专注于常微分方程和编程结构,如循环、条件和程序。

威尔金斯博士要求其他一年级课程的讲师使用符号数学工具箱为学生分配要解决的问题,该工具箱鼓励学生在不同的课堂上应用所学的材料。

在第二学期,学生完成两个项目,并以电子方式提交MuPAD笔记本文件,以便在年底进行评估。第一个项目涉及解决线性代数问题,例如,使用高斯消去法。

对于他们的第二个项目,学生们有四个选择,通常包括数论、傅立叶级数和从他们正在学习的其他课程中提取的波动问题。

三年级学生可以选择参加结构化项目课程,在该课程中,他们使用MATLAB和符号数学工具箱复制和扩展海洋学、金融和生物学等领域已发表的研究成果。

后果

  • 自主学习使.“有了校园许可,学生可以在自己的房间或任何他们携带笔记本电脑的地方完成作业。威尔金斯博士说。“作业以MuPAD笔记本文件的形式在线提交,这使得学生和教师都可以远程工作。”

  • 简化课程改革. 威尔金斯博士指出:“当我们将课程从另一个软件包转换为符号数学工具箱时,我们从MathWorks获得的支持是无价的。”。“MathWorks应用工程师非常平易近人,他们帮助我翻译课程金宝app手册,以便与MuPAD笔记本一起使用。”

  • 可转移的技能. 威尔金斯博士指出:“年底,我们询问学生是否打算在剩下的学习中使用符号数学计算,以及他们是否发现符号数学计算增强了他们的学习体验。”。“反馈非常积极。许多学生在寻求行业职位时引用了他们在MATLAB方面的工作。”

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