安文德伯里希特

查尔默斯技术大学整合Matlab贯穿核心数学课程

挑战

向多个学科和两个大学的学生教学数学和数学建模,并为他们达到行业的需求

解决方案

将MATLAB整合到整个核心数学课程中,并提供跨学科的实际问题解决练习

后果

  • 跨部门合作改进了
  • 学生教授行业所需的技能
  • 学生自认为是专家用户

“我们训练学生将MATLAB作为一种交互式工具,不仅用于完成指定的练习,还用于研究数学问题和享受乐趣。我们正在增加对跨学科项目的关注,MATLAB非常适合将数学与其他学科相结合。”

Chalmers理工大学Tommy Gustafsson博士
位于瑞典哥德堡的查尔默斯大学。

查尔默斯技术大学和哥德堡大学共享一个数学科学系,为两所大学的学生提供课程。该系的本科课程包括一套工程、科学和数学课程的核心课程。通过这些课程,每年有近1000名学生学习如何使用MATLAB®解决与其研究领域相关的问题。学院采用这种方法让学生学习基础数学概念,并为需要数学建模技能的高级课程和职业生涯做好准备。

“MATLAB是贯穿我们所有核心数学课程的共同主线,”Chalmers数学研究主任Tommy Gustafsson博士说。“MATLAB是数学和其他学科(如化学或建筑学)之间的桥梁,有助于学生联系课程材料,了解其在工业中的应用。”

挑战

在过去,早期数学课程的学生被分配相对简单的关于课堂上教授的概念的作业。该系教员很快认识到这种方法的两个缺点。首先,问题的难度不足以吸引学生。其次,它们是抽象的,与实际工程或科学挑战没有直接关系。古斯塔夫森说:“我们希望向学生展示真实的问题,帮助他们理解和应用所学知识,而不是我所说的学校问题。”。“瑞典的许多行业都需要懂得数学建模的人才,我们想让学生做好准备,以满足这一需求。”

该部门还想为学生提供Chalmers和哥德堡大学,方便地访问他们需要在跨学科课程中完成任务和项目所需的工具。

解决方案

整个核心和上级课程的数学科学系综合MATLAB,以及两所大学都获得了校园范围的许可证,使学生能够访问任何一个校园内的MATLAB。

教师为化学和生物工程专业的学生以及建筑和技术专业的学生量身定制了一年级和二年级课程。

化学和生物工程学生从MATLAB介绍开始,包括内置功能和策划。然后,他们学习Matlab中的基本编程结构,并完成了他们编程康威的生命游戏的作业。在第一个课程中的最后两个作业探索了二分,线性化和牛顿的方法。

第二门课程涵盖了积分和常微分方程在MATLAB中的应用。学生使用MATLAB对反应动力学和NO氧化为NO进行建模2..

在第三和第四门课程中,学生解决线性微分方程组。学生在使用内置的MATLAB解算器之前编写自己的解算器。使用MATLAB,学生们从化学教科书中复制一个图,显示在氢原子周围某个区域找到电子的概率。

建筑学和技术课程的一年级学生也从介绍MATLAB开始,包括积分、微分方程和数值计算。通过MATLAB,他们使用一元微积分和多元微积分完成作业。

学生在形状,颜色和建筑工具课程探索建筑与工程中使用的几何形状。在线性代数的后续课程中,学生完成了一个最终项目,他们使用Matlab在大英博物馆的庭院上模拟玻璃屋顶。

包括毕业生在内的所有级别的学生在整个学习过程中继续使用MATLAB进行课程作业、个人和团队项目以及学生工程竞赛。

后果

  • 跨部门合作改进了. Gustafsson博士说:“MATLAB使数学科学系能够改善与其他系的合作,这有助于学生联系到他们正在学习的学科。”。化学专业的学生解决与化学过程相关的数学问题,建筑专业的学生应用数学建模来模拟桥梁、建筑物和其他结构,所有这些都是在MATLAB中完成的

  • 学生教授行业所需的技能.“我们在瑞典和欧洲的工业合作伙伴希望了解如何在Matlab中创建和使用数学模型的学生,”Gustafsson博士说。“当我在汽车行业工作时,我们使用Matlab。我们的学生在他们学会解决真正问题时使用它的方式与众不同。“

  • 学生自认为是专家用户.在一项关于公式学生本科工程竞争的115支球队的调查中,来自哥德堡查尔姆和大学的团队是只有四支球队之一,他们将自己评为专家Matlab用户。“我对这个结果并不感到惊讶,因为Matlab深深融入了我们部门的所有教学中,”Gustafsson博士说。

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