Hesaplamalı bilim derslerindeki öğrencilerin performansını nasıl değerlendirebiliriz?

Hesaplamalı bilimde ders vermek zorunda olan biri olarak, asırlık soru ile karşı karşıya kalıyorum: öğrencilerin "standart" test yöntemleri ile test edilmesi zor uygulamalara bağlı bir konuyu öğrenme yeteneğini nasıl değerlendirebilirim ( yazılı veya sözlü sınav)? Kursun bir kısmı teori ve yöntemleri soyut bir seviyede anlamaya bağlıdır ve bunun için bu kavramlar için yazılı bir test kullanmaya devam etmek istiyorum. Bununla birlikte, bu yöntemlerin pratik kullanımının test edilmesi farklı bir yaklaşım gerektirir

Sadece farklı platformların (MATLAB, Modelica, Mathematica ve diğer diller için) çoğalmasıyla değil, aynı zamanda İnternet bağlantısı ve test güvenliği ile ilgili doğal zorluklar göz önüne alındığında, öğrencilerin Sayısal yöntemler. (Test güvenliğini destekleyen özellikler özellikle istenir.)

DÜZENLEME: Ayrıca, öğrettiğim sınıfın giriş düzeyinde bir ders olduğunu da belirtmeliyim, bu yüzden öğrencilerin çalışmak için nispeten küçük bir bilgi tabanı var.

Öğrenci ve öğretim asistanı olarak gördüğüm şey:

• Programlama ve sayısal yöntemlerdeki projeler , birçok kavramı bir araya getirmek ve beni ve diğer öğrencileri yaratıcı olmaya zorlamak açısından iyiydi. Ancak, hesaplama projeleri ile, muhtemelen yazılım marangozluğuna biraz zaman ayırmaya değerböylece öğrencilerin daha düzenli kod yazmasını sağlar. Bir lisans öğrencisiyken ve daha iyisini bilmediğimde, greyderlerde cehennem olan kes ve yapıştır spagetti kodum vardı. Onlara iyi uygulamalar öğreterek bu kaderden kaçınmak isteyebilirsiniz. Ayrıca, herkese yeterince benzer projeler verirseniz (örneğin, bir dizi bileşik için belirli bir listedeki tüm termodinamik özelliklerin hesaplanması, bir lisans termodinamik sınıfında bir dönemlik bir projeydi; daha sonra, bir hafta süren bir ödevdi lisansüstü termodinamikte), temelde birbirlerinden pratik olarak kopyalanmalarını ve birbirlerinin kodlarında hata ayıklamalarını bekler.
• Ödevler , haftalık veya iki haftada bir, yeni yöntem ve kavramları öğrenmek için en iyi kısa vadeli yöntemdi. Bunu yapmak için bir hafta verilmiş bir şeyi programlamak daha kolaydır. Yine, az ya da çok birbirlerinin kopyalarını almalarını ve birbirlerinin kodlarında hata ayıklamalarını bekleyin.
• Kısa sınavlar , birkaç kısa yöntem veya analiz sorusundan başka iyi bir şey değildi. Sınavlarda herhangi bir programlama yapamazsınız, ancak daha az hile , yani işbirliği de olmalı . Sınavlarda kalem ve kağıt kodlamasını da test edebilirsiniz, bu da temel kavramlar için iyidir, ancak muhtemelen gelişmiş kavramlar veya çok özel komutlar gerektiren herhangi bir şey için haksızdır, çünkü öğrenciler bir bilgisayarda kod yazıyorlarsa belgelere erişebilirler.
• Sınavlar , sınıfta verildikleri takdirde, sınavlarla az çok aynıydı, ancak daha uzun ve daha zordu. Hesaplamalı çalışmalarda derslere ev sahipliği sınavı veren dersler aldım, bu durumda daha fazla hesaplama odaklı sorular sorabilir ve problemleri çözmek için programlamalarını bekleyebilirsiniz. Ancak, ev içi sınavlar, ev ödevleri ve lisans tipi projelerle aynı türden sorunlara sahiptir, bu durumda, ev içi sınavlar için daha acımasız bir işbirliği politikası oluşturmanız daha iyidir. Gerçekten iyi bir eve götürme sınavları yaptım, bu yüzden eğitmen yeterince yaratıcıysa bunların iyi çalışabileceğini düşünüyorum.
• Hesaplamalı Laboratuvarlar fen derslerindeki benzer ıslak laboratuvarlardan daha az etkilidir, çünkü önünüzde bir bilgisayar varken, ortadan kaldırmak çok daha kolaydır. Sınıflarımda her zaman çevrimiçi poker oynamak için hesaplama laboratuarlarında zaman geçiren birkaç adam vardı. Laboratuarda dolaşmak ve insanların yardım aldığından ve hiç kimsenin çevrimiçinde kalmadığından emin olmak için yeterli öğretim asistanınız varsa, bu laboratuvarlar muhtemelen en çok gösteriler olarak veya hesaplama bilimindeki pratik beceriler üzerinde denetimli dersler olarak etkilidir.

Üst düzey lisanstan ileri lisans seviyesine kadar sayısal ve hesaplama yöntemleriyle ilgili çeşitli dersler verdim, ders verdim veya yardımcı oldum. Eğitmen olarak yardımcı bulduğum öğeler şunlardır:

Araştırma projeleri

İleri sınıflar için, bir araştırma projesi (sayısal araştırma, genellikle bazı yazılım geliştirme ve yazma), öğrencilerin akademik dersleriyle araştırmalarına bağlanmaları için çok güzel bir yoldur. Bir projenin lisansüstü düzeydeki derslerde zorunlu olması gerektiğini düşünüyorum, ancak lisans öğrencileri için daha iyi yönetilen çalışmalarla değiştirilmeleri daha iyi.

Ödevlerin Programlanması

Herhangi bir bilgisayar bilimi dersinin özü erişilebilir programlama ödevleridir. Programlama deneyimi olmayan öğrenciler için, programlama ortamına bazı giriş oturumları ve ideal olarak bölümünüz veya SIAM gibi bir öğrenci kuruluşu tarafından sunulan bir çeşit "yardım odası" ile ödevlerinizi yedeklemeniz gerekecektir. Birden fazla çerçeveye ve programlama diline izin vermek zor olabilir, herhangi bir dilde yazılmış programları kabul ettim, ancak sadece bir ortamı destekledim , genellikle Üniversite bilgisayar laboratuvarlarında (işletim sistemi, editör, kabuk, tercüman vb.)

Sınavlar

Haftada bir veya haftada bir kısa 10-15 dakikalık sınıf içi sınavları çok seviyorum. Bu iki yönlü iyi bir geri bildirimdir: öğrenciler beklentilerime ve birbirlerine karşı nasıl yaptıklarını ve hangi kavramları vurduklarını ve eksik olduklarını görüyorum. Bu değerlendirme tarzı Avrupa'da çok yaygın olarak kullanılmamaktadır ve bence bu bir utançtır.

Sınavlar

Sınavlar, algoritmaların, kod parçalarının ve matematiksel tekniklerin analiziyle kalem ve kağıttır. Hiçbir zaman bir öğrenci veya eğitmen / değerlendirici olarak bilgisayar laboratuarı sınavına katılmadım. Gördüğüm en yakın şey, bir öğrencinin ödevlerini veya projelerini göstermelerini ve tasarım veya uygulama ile ilgili soruları yanıtlamasını gerektiriyor.

Sahtekârlık Kısıtlaması

Hem öğrenci hem de eğitmen olarak, akademik sistemde bir öğrencinin notunun% 50'sinden fazlasının onuruna güvenmekten kaçınmak için yeterince sahtekârlık gördüm. Bu, dış kaynaklara erişimin akademik sahtekârlığa yol açabileceği proje ve ödev gibi değerlendirmelerin ders notunun% 50'sinden fazlasına katkıda bulunmadığı anlamına gelir.

Diğer cevaplardan bazıları bireyselleştirilmiş projeler önermektedir. Bunu sonlu eleman yazılım sınıfımda yapıyorum ve çok eğlenceli; Öğrenciler için de çok öğretici olduğuna inanıyorum. Aynı zamanda son derece zaman alıcıydı: son kez 18 öğrencim vardı ve bu projeleri denetlemek neredeyse tüm dönem için tam zamanlı bir işti. Bu yüzden, başarılı bir şekilde çalışmasını sağlayacak kadar küçük bir sınıfa sahip olmak gerekir.

Dürüst görüşüme göre, nihai test bilginizi bilinmeyen bölgelerde uygulamaktır. Öğrencilerin etkili modeller, ayrıklaştırma, yaklaştırma / çözme yöntemleri, sömürülebilir paralellik, hata tahminleri ve sayısal analiz seçme yeteneklerini test etmek için tasarlanmış uygulamalı projeler ve hesaplamalı ilgi ile ilgili fiziksel bir fenomeni tanımlamak için görselleştirme yöntemleri öneriyorum. Öğrencilerden her bir seçimi problem büyüklüğüne / beklenen doğruluğa dayanarak gerekçelendirmelerini istemek istiyorum. Anahtar, araştırılmakta olan olguların kısıtlamaları altında hangi yöntemlerin uygun olduğunu bilmektir. Öğrenciler kendi seçtikleri bir fenomeni seçebilirler. Ancak bunu daha da zorlaştırmak istiyorsanız, her öğrenciye ilgisiz bir alanda tez araştırmalarına bir hesaplama projesi atayın.