MATLAB®核心计算工具在2074年效果范围:计算方法在弗吉尼亚理工大学多年。这课程装备工程二年级学生有两个技能,他们需要在他们的学术生涯。第一个是使用数值方法解决工程问题的能力,包括根发现,线性方程组,线性回归,插值,数值积分和微分。第二是能够应用MATLAB作为计算工具和编程语言。
当我开始教这门课,我想要给学生更多的实践经验与MATLAB和一对一的指导和教学助理。这些变化需要一个重要的课程结构的改革。修改课程提供员工的基础方法旨在整合MATLAB更深入地在整个航空航天和海洋工程课程(图1)。
一个根本性的改变
容纳140多学生通常参加,计算方法曾经是一个传统的讲座型课程。两个每周75分钟的讲座在MATLAB设计辅以作业在课堂上加强材料覆盖。
这种格式的一个主要弱点是,太多的时间之间传递引入一个概念,让学生自己试一试。当学生们学习编程和解决问题,他们需要应用他们所学。依次呈现太多话题不让学生工作有关问题很难吸收他们所学到的。
为了解决这个问题,我第二个75分钟的演讲转换为实验室会话。教学助理(助教)领导这些会话,每个助教工作大约有30名学生。实验室不仅使学生之间一对一的互动及其助教;他们还让学生互相学习通过例子一起工作时。更重要的是,学生工作实践与MATLAB学习一种新的数值方法后不久,助教提供指导。
改变课程结构使我们教一个班的140年到180年学生,为每个学生提供定期、直接访问一个教练。改变课程工作效率:另一个调整,促使补充讲座材料在线MATLAB教程。
利用MATLAB交互式教程
因为我有讲座时间切成两半,我想补充的讲座学习活动,学生可以自己完成。互动、在线MATLAB教程是一个很好的健康。除了提供一个基本的介绍MATLAB,它包含许多主题的课程模块,包括计算数据分析、曲线拟合、数据可视化和MATLAB编程基础知识。
尽管工程学生暴露在MATLAB在第一年,第一个实验室会话之前他们回顾介绍MATLAB教程已经把他们返回速度。然后分配部分额外的模块基本MATLAB教程和交互式计算数学教程,这符合教学大纲的话题,他们。我特别高兴MathWorks开发出更先进的计算数学教程,我建议一旦我们见过的利益基本教程。
交互式MATLAB教程的格式满足的需求调整课程。提出新材料后,本教程提出问题与反馈学生的反应。在某些情况下,学生通过输入MATLAB命令做出反应。然后模块评估的正确性响应之前,学生需要使用这些概念和命令来完成家庭作业。这种互动是特别有用在自主学习活动中,被分配在讲座和计算机实验室。
用MATLAB科迪自动化作业分级课程
对于助教,新课程结构强调教学和与学生一对一的交流。适应这种转变,我需要删除的一些负担,助教。在过去,大多数的每周25 - 30小时,预计五个助教花走进实验室和分级作业。我想让助教直接与学生花更多的时间工作,不增加助教工作负载。
解决方案是使用MATLAB科迪课程自动年级作业。现在助教每周见面一个小时开始与我和我的同事凯文·王。然后他们把100%的剩余时间教学实验室会议和在办公时间;他们没有时间评分。学生每周科迪课程任务复制到当地的MATLAB环境,按照自己的节奏工作问题。未来更多的渴望工作,开始解决作业问题由于下节课。因为测试套件是用来年级每个任务提交,学生得到即时反馈的结果,用一个绿色的复选标记表示一个正确的解决方案(图2)。
鼓励学生进行本地代码调试之前提交他们的解决方案。金宝搏官方网站
起初,因为学生看到的测试用例套件科迪课程必须通过,我们担心作业可能过于简单,但是我们的问题变成了库兹方法使学生更快地从他们的错误中学习。科迪的课程已被证明是有益的从教学的角度来看,和学生的反馈是积极的。一个学生对我说,“我住绿勾勾!“总的来说,科迪课程提高学生参与课程。
将MATLAB集成到课程
计算方法是所有二年级学生的必修课程在航空航天和海洋工程。重新设计课程的时候,我问同事他们分配在我的部门问题,需要使用数值方法和MATLAB。王教授,我把他们的输入通过使用他们的一些课程材料补充课程教材中提供的例子,史蒂文Chapra的应用数值方法和MATLAB的工程师和科学家。
Chapra使用蹦极跳的例子阐释了几个概念。我们的学生用MATLAB对模型的动力学单个蹦极跳和几个跳投联系在一起。其他分配问题包括模拟火箭的轨迹,在机翼空气动力计算,拟合数据从风洞实验。这样的例子让学生和帮助他们可视化系统行为。接下来的课程内容松散材料的教科书,从建模和编程;继续根和优化、线性系统、曲线拟合、集成,和分化;使用简单的微分方程和结束。
我们计算方法的前提条件我们的网关大二第二学期的课程。教授教初级和高级课程要求学生找到数值的解决方案依靠学生与MATLAB解决经验。金宝搏官方网站因为教师可以依赖我们的学生已经掌握了MATLAB的基本面,他们可以更深入地研究材料(见图1)。我们期望这种效应会随着更多的课程结合MATLAB被放大。
航空航天和海洋工程学生每学期变得更加熟练,解决日益具有挑战性的问题和设计项目。几个过去的学生告诉我,他们班上学习数值方法用于实验室类和高级设计过程的方式他们没有预期。
重组课程已经取得了积极成果。我们系教一个天体动力学课程的学生使用MATLAB的家庭作业。在课程的开始,老师给出了评估MATLAB的测试来测试学生的知识。一次班上有同学曾参加了改进计算方法,他指出,他们得分显著高于学生在前几年在MATLAB评估测试。
教学分析思考
在他的讲座,王教授经常使用MATLAB交互式地创建情节,说明新概念,从课本或演示例子。MATLAB的许多特性,使一个优秀的教学tool-including交互式地执行命令的能力和可视化结果使得这一个有效的学习工具,。学生不需要编译、执行和调试代码在一个低级的语言。相反,他们可以开发一个算法通过交互式地输入MATLAB命令。例如,他们使用绘图功能验证仿真的蹦极跳达到终端速度下降,然后组装成一个脚本的所有步骤(图3)。
我和我的同事们认为,重要的是为学生发展的分析思考能力,学习如何编程算法。即使他们最终工作的公司使用高度专业化的应用程序,几乎总是需要修改算法和分析。采用MATLAB的实践方法和集成第二年MATLAB在整个工程项目,我们装备学生的批判性分析技能,公司需要在工程毕业生,包括使用数值方法来解决实际工程问题的能力。
注意:科迪课程成为MATLAB平地机在2018年7月。
