牛津大学数学本科学生使用 MATLAB 进行符号计算和问题求解
“例如，学生使用 MuPAD 记事本求解波问题时，他们能够看到反射的波以及参数如何随解决方案行为的变化而 变化。这种具体的形象加强了他们的理解，对自我指导式学习非常有帮助。”
挑战
为数学系一年级学生提供求解符号计算型数学问 题的基础
解决方案
使用 Symbolic Math Toolbox 及其 MuPAD 记 事本界面讲授为期一年的课程，以及与其他课程 作业关联的项目。
结果
- 实现了自主学习
- 简化了课程变更
- 学到了通用技能
Catherine Wilkins 博士和一名学生在一起。
牛津大学数学研究所的学生应展现吸收和应用新构想，以及独立思考和工作的能力。一年级开设的“使用 MuPAD 探索数学”课程预先让学生进行自主学习，同时培养他们在其他数学和科学课程中所需的基础知识。
这门课程使用 MATLAB® 和 Symbolic Math Toolbox™ 及其 MuPAD® 记事本界面进行授课，需要两个学期完成，主要向学生介绍符号计算在现代数学中的应用。牛津大学课程指导员 Catherine Wilkins 博士解释道：“我们认为，不管是对于哪个数学专业的本科生，使用计算机代数系统的经验都很重要。在一年级学习这门课程的直接好处就是学生可以使用 MuPAD 记事本求解问题，并检查他们在其他课程中的答案。从长远来看，接触 MATLAB 和 MuPAD 对学生处理三年级和四年级的项目，以及对他们读研期间的研究都很有益，而且作为一项技能，这也可以成为他们简历中的亮点。”
挑战
每年大约有 200 名学生学习这门课程，主要目的是加强独立学习的能力，同时还为每个学生提供成功所需的资源、结构和指导。Wilkins 博士解释说：“本课程的设计宗旨是提高学生的自学能力，使他们更加自主。为了让这种方法行之有效，学生要从自己的笔记本电脑访问所需的软件，并且向能够提供所需指导的人员求教。”
学生的学习动机对于帮助他们实现目标也很关键。Wilkins 博士补充道：“我一直在寻找一种方法，以提高学生完成课堂作业的热情，并向他们展示这门课程与其他课程的相关性。”为了与纯数学专业和应用数学专业的学生互动，该课程必须为跨诸多数学学科交互求解问题提供基础。
解决方案
牛津大学已经获得了校园版许可，该许可允许学生访问 MATLAB 和很多附带产品。用了这种授权，为 Wilkins 博士在开始使用 MATLAB 和 Symbolic Math Toolbox 讲授“使用 MuPAD 探索数学”时提供了便利。
本课程包括两个为期八周的学期，每个学期只有两堂课。在第一堂课上，Wilkins 博士向学生介绍 MuPAD 记事本。
在该学期剩下的时间内，学生要自己独立学习。他们需要每隔两周根据课程指南，以分组讨论的形式上课，在此期间会有课程指导老师（或助教）负责回答问题。
早期练习教导学生如何使用基本功能以及如何生成绘图和图表。他们还要学习如何计算表达式、使用符号求解方程以及执行微分与积分运算。
之后，学生要侧重于常微分方程和编程结构（如循环结构、条件结构和流程结构）的学习。
Wilkins 博士要求其他一年级课程的讲师为学生安排作业，让他们使用 Symbolic Math Toolbox 进行求解，这样能鼓励学生应用他们在不同课程中学到的内容。
在第二学期，学生要完成两个项目，并通过电子方式提交 MuPAD 记事本文件，以便对年末成绩进行评估。第一个项目涉及求解线性代数问题，例如，使用高斯消元法。
对于他们的第二个项目，学生有四个选择，通常包括从他们参加的其他课程中提取的数论、傅立叶级数和波动问题。
三年级学生可能会选修结构化项目课程，在该课程中，他们将使用 MATLAB 和 Symbolic Math Toolbox 再现和扩展在海洋学、金融和生物等领域发布的研究结果。
结果
- 实现了自主学习. Wilkins 博士说：“使用校园版许可，学生可以在自己的房间或任何使用笔记本的地方做作业。如果没有许可，本课程基本上无法开展。以 MuPAD 记事本文件的形式在线提交作业，使学生和指导员可以远程工作。”
- 简化了课程变更. Wilkins 博士说：“将课程从其他软件包转换为 Symbolic Math Toolbox 时，我们从 MathWorks 得到了宝贵的支持。MathWorks 应用工程师非常平易近人，他们帮我翻译了与 MuPAD 记事本一起使用的课程手册。”
- 学到了通用技能. Wilkins 博士解释说：“在年末，我们询问学生在剩下的学习当中是否打算使用符号计算，以及他们是否发现该课程加强了他们的学习体验。反馈非常积极。许多学生在寻找本行业的工作时都提到用过 MATLAB。”
