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

为一年级的数学学生提供一个解决符号数学问题的基础计算

解决方案

使用符号数学工具箱和它的MuPAD笔记本界面来教一个为期一年的课程与项目,与其他课程作业

结果

  • 自主学习使
  • 当然流线型的变化
  • 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。”

凯瑟琳威尔金斯博士,牛津大学
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教®符号数学工具箱与其MuPAD®笔记本界面,两学期的课程向学生介绍符号计算在现代数学中的使用。牛津大学课程主任凯瑟琳·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,无论他们可能专攻哪个数学分支。”“第一年选修这门课的一个直接好处是,学生可以使用MuPAD笔记本来解决问题,并在其他课程中检查他们的答案。从长远来看,MATLAB和MuPAD对学生在第三和第四年的项目、研究生研究和作为一种技能在他们的简历中突出是有益的。”

挑战

每年大约有200名学生选修这门课程,主要的挑战是在为每个学生提供成功所需的资源、结构和指导的同时,促进自主学习。威尔金斯博士解释说:“课程的设计理想情况下是让学生自己学习,变得更加自主。”“要想让这种方法发挥作用,学生们需要从自己的笔记本电脑上获得所需的软件,同时还需要有人在他们需要时提供指导。”

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。s manbetx 845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。

该课程由两个八周的学期组成,每学期只有两节课。在第一节课中,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。

早期的练习教学生如何使用初等函数和生成绘图和图表。他们还学习如何计算表达式,符号化地解方程,以及进行微分和积分。

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布置问题,让学生使用“符号数学工具箱”(Symbolic Math Toolbox)来解决,这鼓励学生将所学的知识应用到不同的课堂上。

在第二学期,学生完成两个专题,并以电子方式提交MuPAD笔记本文件,以供期末评估。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,学生有四个选择,通常包括数论,傅里叶级数和波浪运动问题,从他们正在参加的其他课程。

三年级学生可以选择结构化项目课程,在这门课程中,他们使用MATLAB和Symbolic Math Toolbox来重现和扩展在海洋学、金融学和生物学等领域发表的研究成果。

结果

  • 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。”

  • 当然流线型的变化.“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得到的支持是无价的,”Wilkins博士指出。万博1manbetx“MathWorks的应用工程师非常平易近人,他们帮助我翻译课程手册,以便在MuPAD笔记本上使用。”

  • 可转移的技能.威尔金斯博士指出:“在学年结束时,我们会询问学生是否打算在其余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强化了他们的学习经验。”“反馈非常积极。许多学生在寻求行业职位时引用了他们使用MATLAB的成果。”

s manbetx 845产品使用

展示你的成功

加入客户参考计划