通过远程学习建立核反应堆模型

为了满足对核安全培训毕业生日益增长的需求，一门关于核反应堆建模的短期课程，核系统的确定性建模，是为查尔姆斯理工大学的硕士生、博士生和博士后研究人员创建的。该课程是一个为期一周的工作坊，学生在MATLAB中建模钠冷却快堆^®，考虑了中子输运、流动输运、传热及其相互依赖性。学生使用MATLAB Grader™完成所有的课程编码练习(图1)。

到目前为止，该研讨会使用翻转课堂模式和混合方法进行教学，其中一些学生在查尔默斯学院亲自上课，而另一些学生则远程在线上课。由于COVID-19大流行，未来研讨会很可能完全在线进行。因为我们已经在混合版本的课程中使用MATLAB评分器，并有远程教学的经验，过渡到完全远程学习设置将是直截了当的。根据相同的原则，这一设置刚刚成功应用于查尔姆斯大学于2020年春季首次开设的计算连续介质物理学硕士课程的一部分。由于新冠肺炎疫情的爆发，这部分课程完全在网上授课。

工作坊动机与设置

欧洲仍有近100个核反应堆在运行，占总发电量的25%以上。然而，与此同时，欧洲大学正在逐步取消核工程项目，政府机构警告说，缺乏具备核安全专业知识的科学家和工程师是危险的。核系统的确定性建模在某种程度上，是为了给尽可能多的学生提供核反应堆建模方面的深入培训，因此，在核安全方面，无论他们是否能够亲自参加查尔默斯的培训。

让学生跟上进度

我们最初开业的时候核系统的确定性建模对于远程教育，我们面临的首要挑战之一是为不同教育背景的学生提供适合他们的教材。我们通过在为期一周的研讨会开始前为学生提供自主节奏的学习活动来解决这一挑战。由于这些准备工作，“面对面”会议(现场或在线)可以通过专门设计的活动集中于更积极的学习形式。

课前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课程中专注于解决MATLAB任务(程序理解)。有些学生有编程经验，有些有MATLAB经验，还有一些什么都没有。我们鼓励不熟悉MATLAB的学生通过MATLAB Onramp完成免费的实践课程，包括关于向量和矩阵、导入数据、数组计算、调用函数和绘制数据的课程。通过大学获得校园MATLAB培训的学生也可以选择完成为期三天的、自定进度的在线MATLAB基础课程，该课程涵盖了更深入的相同材料。

促进主动学习

在我们开发的方法中，所有学生在实际研讨会开始之前都可以在自己的时间独立学习，这要归功于网上提供的教学材料。课程课程侧重于激发学生高阶思维的活动，重点是在MATLAB中开发和实现算法。

对于侧重于概念理解的准备活动，学生需要完成我的核反应堆建模教科书的指定阅读(专门为研讨会编写)，观看简短的讲座录音或网络广播，并回答在线测验。教材中介绍了核反应堆建模的细节，而网络广播则总结了教材中提出的关键概念，从而进一步增强了学生对概念的理解。

在课堂上，我简要回顾了关键概念和测验的答案。然后，学生们将在教科书和网络广播中实现基于MATLAB的反应堆建模算法。为了帮助学生找到正确的解决方案，我在MATLAB Grader中为每个交互式练习创建了编码模板和评估测试(图2)。

MATLAB Grader自动评分练习并提供反馈，让我和我的助教自由地与学生一对一地工作，回答他们的问题，并在需要时提供指导。基于web的MATLAB Grader界面还确保所有学生，无论是本地还是远程，都可以访问相同的编码环境。

许多学生使用桌面版MATLAB作为MATLAB Grader的补充，在预定的课程之外更深入地探索概念。没有通过学校访问MATLAB的学生可以利用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 Grader编码作业的结合代表了他们习惯学习方式的“中断”。尽管如此，学生们对课程设置都非常积极，无论他们是在现场还是远程听课。在课程调查中，80%的学生对这门课程的印象非常好，20%的学生对这门课程的印象很好(选项包括“非常好”、“好”、“有点不好”和“一点也不好”)。此外，36%的学生认为在这种教学模式下他们学得更好，32%的学生认为在这种教学模式下他们学得更好;只有4%的人认为他们在传统教学模式下学得更好，8%的人认为他们在传统教学模式下学得更好，而20%的人认为他们在这种教学模式下和在传统教学模式下学得一样好。48%的学生认为教学方法非常好，52%认为很好(可能的选择是“非常好”、“好”、“有点不好”和“一点都不好”)。最后，也是最重要的一点，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%的人认为会话完全没有吸引力(可能的选择是“非常吸引人”、“有点吸引人”、“有点不吸引人”和“一点也不吸引人”)。

除了同步课程的参与度(在我看来，这是该方法有效性的直接衡量标准)之外，所有现场学生都成功完成了所有作业。对于远程和积极的学生(那些真正做作业的学生)，完成率为98%。

我应该提到的是，我们正在对学生的学习进行全面的分析，计算连续介质物理学在整个学习过程中，通过监测他们的学习活动收集数据(课前活动，包括阅读课本、观看网络直播和回答在线测验;课堂活动，同时处理MATLAB Grader作业;以及完成作业的课后活动)。早期的结果表明，尽管这门课程是完全在线的，但学生的参与度非常高，参与的学生在编码作业上表现得非常好。

远程学习:未来计划和对同事的建议

我已经教了几年远程教育课程，经常有同事问我如何开始学习，以及改善学习体验的策略。我鼓励这些同事首先制定一个课程教学计划，并尽可能严格地遵守计划，即使他们在课程进行时转向远程学习。困难是可以预料到的，特别是当教师和学生都是远程学习的新手时。我发现在这些困难中坚持计划比中途放弃去尝试新东西更好。

我鼓励教师考虑一些因素，如可用的准备时间和他们将有多少学生。请记住，大多数学生不习惯在线学习，就像教师不习惯在线教学一样。为课程提供一个易于理解和遵循的结构。最后，也是最重要的，找到与学生互动的方法，提供实践培训课程，让学生成为积极的学习者。在课堂上，无论是在现场、在线还是在混合设置中，活跃的学习和师生互动都是提高学生学习的关键。自动评分系统，如MATLAB Grader，在这方面提供了很大的优势:它给教师时间与学生单独工作，同时给学生一个机会参与动手，积极的学习，即时反馈。不同的学习要素及其相互关系必须相互利用，支持学生的学习，因此解释了为什么有一个策略是至关重要的。金宝app