创建一个自学、课堂的MATLAB入门课程的在线版本

曾15:使用MATLAB工程计算要求所有的一年级学生在化学工程和加州大学圣地亚哥分校纳米工程。学生学会使用计算方法解决工程问题,获得熟练技能,他们需要在他们的研究中,如报表制定问题,开发算法,在MATLAB和分析结果^®。

当我创建了一个在线版本的课程中,我的主要目标是提高学生的学习经验。现在与课堂上的并行版本,提供在线版本已被证明是一个受欢迎和成功的项目。学生把它执行以及同龄人可比任务的同时享受随时随地灵活地完成课程最适合他们的时间表。

从讲堂自学,在线学习

曾15最初是在一个标准的格式,讲座教授与学生被动地听教授介绍了黑板上的新概念。我觉得学生可以更有效地学习编码概念如果他们能够实验材料。当我开始教这门课,我搬到一个计算机实验室,让学生尝试情节,向量分析、简单计算,脚本和其他任务时在MATLAB和构造呈现它们。

学生进入曾15与截然不同的知识水平;一些知道MATLAB,可以在另一种语言代码,和其他人没有编程经验。他们的背景的多样性使自主学习如此重要。self-pacing允许学生有经验迅速穿过材料的同时给别人尽可能多的时间他们需要掌握新概念。此外,长途通勤的学生或有工作的校外可以随时在家学习和完成作业。

在线课程内容做准备

的在线版本曾15由创新学习技术倡议(ILTI),一个项目由加州大学总统办公室建立鼓励使用技术和高质量的网络课程的发展。我还收到一个MathWorks团队技术支持内容开发工金宝app程师。我和这个团队一起创建教学材料,包括视频和互动学习模块。这些材料是基于教案和作业从实验室课程的版本和MATLAB教程。

我们设计了模块化的课程材料,内容可以根据具体项目的需要。最初的话题包括导入和绘图数据,处理表,编程结构,功能,统计方法,线性代数,非线性方程和常微分方程。许多视频和测试中使用的例子是基于我对课堂的课堂讲稿的版本,与提供的画外音MathWorks内容开发工程师。

网上模块化方法是如何工作的

学生在序列,完成模块的速度通常每周一个或两个模块。我们不施加一个上限他们进步的速度有多快,但我们确实执行较低的极限,以确保他们按时完成课程。

每个模块从一个简短的视频,介绍了主题并解释其重要性。根据主题的复杂性,学生再看另一个简短的视频或在MATLAB跳进一个引导的例子。MATLAB示例提供即时反馈,为这些学生提供暗示可能需要他们(图1)。

经过一个简短的,劣质的测验在MATLAB来评估他们对材料的理解,学生开始更深入的编码示例。微分方程的模块,例如,他们建立一个脚本,一步一步地解决一个问题。首先,他们只是填写一些初始条件和运行提供的代码。后续示例提供更少的代码,直到学生本质上是开始空白脚本。

一旦学生感到他们已经掌握了一个特定的主题,他们把一个分级测试使用加州大学圣地亚哥分校的学习管理系统,然后完成一个作业中应用的概念他们学会问题根据他们特定的工程学科,示例中,化学工程或纳米工程。

最后的项目

在课程结束时,每个学生完成项目设计将所有的材料覆盖。在去年的最后一个项目,学生们开发了一个二维气体MATLAB的仿真。他们不得不编写MATLAB脚本显示圈代表粒子在室内广场,然后执行模拟结果的统计分析。

我设置了四个水平的困难:青铜、白银、黄金、白金。学生可以选择停止后青铜或完成所有四个级别。在青铜级别,他们写的代码一个粒子移动和反射的广场。他们必须更新粒子的位置,确定当它撞上了一堵墙,然后切换速度向量基于规则,我提供的。在白银级别,他们模拟81个粒子,然后绘制壁碰撞的数量单位的时间来获得一个粗略的近似在盒子里面的压力。在黄金级别,粒子相互碰撞以及墙壁。在最后白金级别,有两种不同的粒子,和每一次碰撞,概率粒子可以经过化学反应(图2)。

学生展示大量的对项目的热情,有超过一半需要选择超越,尝试黄金级别。几个甚至完成了白金级。

比较课程版本和计划下一步

比较学生提交的作业在每个版本的过程表明,在线课程的学生理解课堂上的同行一样的材料。

课时的调查,每个学生的在线版本同意或强烈认为在线MATLAB训练足够来完成作业。约90%的人说他们会建议到时候几年前,显著提高约65%的人说他们会建议教室时的版本。调查结果还表明,学生感激在线版本的灵活性。

虽然可以吸引教授查看在线课程来节省时间,我决定在早期提交相同的时间在线课程的版本我需要教室。我一定会在课堂上一起度过的时光而不是致力于办公时间和提供反馈。教授学生们注意到,他们密切关注他们的家庭作业,和一些相关改进学习成果与这个额外的关注。指出,“在这堂课上我学到了比我预计的要快得多。我喜欢办公时间分配的作业。”另一个说,“谢谢你所有的详细反馈和评论作业。我从这门课中学到了很多。”

下一步是整合的在线版本曾15作为核心课程为其他工程部门在加州大学圣地亚哥分校,根据需要添加或删除模块为特定的学科。之后,我们计划让大学课程提供给学生在整个加州大学系统。