Pomysł na wspólny program nauczania i podręcznik fizyki i informatyki [zamknięte]

Chcę napisać (i zacząć od zarysowania) podręcznik fizyki, który zakłada, że ​​jego czytelnik jest kompetentnym programistą komputerowym. Normalne podręczniki do fizyki uczą formuł fizycznych i podają problemy rozwiązywane za pomocą pióra, papieru i kalkulatora. Chcę przedstawić książkę, która podkreśla fizykę obliczeniową, w jaki sposób komputery mogą modelować systemy fizyczne i daje tego rodzaju problemy: napisać program, który może rozwiązać zestaw problemów fizycznych. Biblioteki open source innych firm byłyby używane do obsługi większości obliczeń, a ja chcę używać języka wysokiego poziomu, takiego jak Java lub C #.

Oprócz tego, że lubię nad tym pracować, uważam, że wspólny program nauczania fizyki i informatyki powinien być oferowany w szkołach i jest to część szerszej agendy, aby tak się stało. Myślę, że studenci fizyki (podobnie jak ja) powinni uczyć się korzystania z komputerów i korzystania z nich, aby rozwiązywać abstrakcyjne problemy i zestawy problemów. Uważam, że języki programowania należy uważać za użyteczne narzędzie do angażowania się w wielu obszarach badań.

Czy warto realizować ten pomysł? Czy połączenie tych dwóch przedmiotów w formie studiów licencjackich jest wykonalne? Czy są jakieś konkretne narzędzia, które powinienem wykorzystywać, lub pułapki, o których powinienem wiedzieć? Czy ktoś słyszał o kursach uniwersyteckich lub w inny sposób, które zakładają taką metodologię? Czy są tam jakieś książki / podręczniki, takie jak te, które opisuję (dla fizyki lub innych przedmiotów)?

Twój jest ogólnie dobrym pomysłem i jest realizowany: czy widziałeś strukturę i interpretację mechaniki klasycznej Sussmana i Mądrości ? Uczy zaawansowanej fizyki klasycznej za pomocą schematu:

Nawiasem mówiąc, uważam, że należy uzasadnić - a zatem i potrzebę - przerobić nauczanie wielu przedmiotów na podstawie obliczeniowej, ponieważ obliczenia zasadniczo rozszerzają nasze możliwości modelowania, nie mówiąc już o nauczaniu, uczeniu się i myśleniu. W książce Masterminds of Programming Paul Hudak (znany ze sławy Haskell) opowiada się dokładnie za takim przeglądem. Sussman oczywiście wezwał także do nowych sposobów wykorzystania komputerów do nauczania „starych” przedmiotów; SICM jest pięknym przykładem tego, jak to robi. Mam nadzieję, że dalej będzie uczył mechaniki kwantowej!

Dr. David Gavenda i Luther Frommhold z UT Austin próbowali zrobić dokładnie to samo, na początku połowy lat siedemdziesiątych XX wieku, korzystając z systemu Data General Nova podzielonego w czasie. Myślę, że dr Gavenda przeszedł na emeryturę i nie mam pojęcia, co się stało z dr Frommholdem. (Dave Gavenda był zdecydowanie jednym z dobrych facetów.)

Dr Gordon Novak, z Departamentu CS UT Austin, pracował nad drugim końcem tego. Jego rozprawa w językoznawstwie obliczeniowym była programem, który mógł zrozumieć i rozwiązać problemy drabinowe na poziomie podstawowym w dziedzinie statyki. (Pełne ujawnienie: Gordon jest przyjacielem dawno, dawno temu.)

Możesz także rzucić okiem na strukturę i interpretację mechaniki klasycznej autorstwa Sussmana i Mądrości.

Nie jestem jednak pewien, czy to dobry pomysł. Możesz zrobić kilka ładnych pokazów, a to ułatwia zobaczyć NIEKTÓRE rzeczy, ale większość fizyki elementarnej uczy ucznia metod i daje intuicyjny chwyt materiału, a to jest coś, co prawdopodobnie lepiej zrobić staromodny sposób.

Myślę, że to genialny pomysł i dopóki wybrany komputer nie jest zbyt niejasny, może być sukcesem. Jeśli wybierzesz język, którego nikt poza środowiskiem naukowym i tak nie używa, nic nie osiągnąłeś.

Czy warto realizować ten pomysł?

Z pewnością tak myślę! To taki pomysł, który sprawia, że ​​żałuję, że nie byłem jeszcze studentem. I prawdę mówiąc, kiedyś oddałem się do laboratorium, w którym ręczne obliczenia zostały rozwiązane przez napisany przeze mnie skrypt Perla. Załączam także kod źródłowy. TA nie znała dużo programowania, ale kiedy w końcu ją odzyskałem, były to pełne oceny. I ukończenie laboratorium zajęło znacznie mniej czasu.

Czy połączenie tych dwóch przedmiotów w formie studiów licencjackich jest wykonalne?

Nie rozumiem dlaczego nie!

Czy są jakieś konkretne narzędzia, które powinienem wykorzystywać, lub pułapki, o których powinienem wiedzieć?

Poza moją głową Weka może być dobrym narzędziem do analizy danych. Myślę, że ma interfejs API języka Java, więc powinien być dość dostępny dla programistów Java i prawdopodobnie mógłby stanowić interesujące ćwiczenie.

Czy połączenie tych dwóch przedmiotów w formie studiów licencjackich jest wykonalne?

Od dawna czułem, że potrójne połączenie, fizyka, matematyka stosowana i obliczenia mają sens. Być może nawet dodanie czwartej grafiki komputerowej - co najmniej wystarczającej do wygenerowania wystarczającej liczby wykresów, aby uzyskać efekt. Obliczenia w pewnym sensie stały się trzecim sposobem uprawiania nauki, po eksperymencie i teorii, i aby być w tym naprawdę dobrym, potrzebujesz uziemienia we wszystkich trzech. Są też profesjonalne zadania wspierające dla naukowców zorientowanych naukowo, których pierwszą miłością jest komputer, a matematyka / nauka jest drugorzędna. Idealnie byłoby sposób na zaspokojenie grup o różnych zainteresowaniach, niektórzy chcą najpierw komputerów, inni stosują matematykę, a jeszcze inni naukę jako główny cel.