Gagasan untuk kurikulum dan buku teks gabungan ilmu fisika-komputer [ditutup]

Saya ingin menulis (dan sudah mulai menguraikan) buku teks fisika yang menganggap pembacanya adalah seorang programmer komputer yang kompeten. Buku teks fisika normal mengajarkan rumus fisik dan memberikan masalah yang diselesaikan dengan pena, kertas, dan kalkulator. Saya ingin memberikan buku yang menekankan fisika komputasi, bagaimana komputer dapat memodelkan sistem fisik dan memberikan masalah semacam itu: menulis sebuah program yang dapat memecahkan serangkaian masalah fisika. Pustaka sumber terbuka pihak ketiga akan digunakan untuk menangani sebagian besar perhitungan dan saya ingin menggunakan bahasa tingkat tinggi seperti Java atau C #.

Selain fakta saya senang mengerjakan ini, saya pikir kurikulum gabungan fisika-komputer harus ditawarkan di sekolah-sekolah dan ini adalah bagian dari agenda yang lebih besar untuk mewujudkan hal ini. Saya pikir siswa fisika (seperti saya) harus belajar cara menggunakan dan memanfaatkan komputer untuk memecahkan masalah abstrak dan serangkaian masalah. Saya pikir bahasa pemrograman harus dianggap sebagai media yang berguna untuk terlibat dalam banyak bidang penyelidikan.

Apakah ini ide yang pantas dikejar? Apakah penggabungan kedua mata pelajaran ini dalam bentuk kurikulum sarjana sarjana layak? Apakah ada alat khusus yang harus saya manfaatkan atau jebakan yang harus saya ketahui? Adakah yang pernah mendengar tentang kuliah atau yang menganggap metodologi ini? Apakah ada buku / buku teks di luar sana seperti yang saya jelaskan (untuk fisika atau mata pelajaran lainnya)?

Milik Anda adalah ide yang baik secara umum dan sedang dikejar: apakah Anda sudah melihat Struktur dan Interpretasi Mekanika Klasik karya Sussman dan Wisdom ? Ini mengajarkan fisika klasik maju menggunakan Skema:

Sebagai tambahan, saya pikir ada kasus kuat yang harus dibuat - dan dengan demikian kebutuhan - untuk merombak pengajaran banyak mata pelajaran dengan dasar komputasi, karena perhitungan secara fundamental memperluas kekuatan pemodelan kami, belum lagi mengajar, belajar, dan berpikir. Dalam buku Masterminds of Programming , Paul Hudak (dari Haskell fame) berargumen persis untuk perbaikan seperti itu. Sussman, tentu saja, juga menyerukan cara-cara baru menggunakan komputer untuk mengajar mata pelajaran "lama"; SICM adalah contoh indah dari dia melakukannya. Saya harap dia akan mengajar mekanika kuantum selanjutnya!

Drs. David Gavenda dan Luther Frommhold di UT Austin mencoba melakukan hal itu, pada awal pertengahan tahun 1970-an, menggunakan sistem Data General Nova timeshared. Saya pikir Dr. Gavenda telah pensiun, dan saya tidak tahu apa yang terjadi dengan Dr. Frommhold. (Dave Gavenda jelas salah satu dari Good Guys.)

Gordon Novak, di Departemen UT Austin CS, sedang mengerjakan ujung lainnya. Disertasinya, dalam Computational Linguistics, adalah program yang dapat memahami dan memecahkan masalah tangga tingkat mahasiswa baru dalam statika. (Pengungkapan Penuh: Gordon adalah teman dari dulu, dulu sekali.)

Anda juga dapat melihat Struktur dan Interpretasi Mekanika Klasik , oleh Sussman dan Kebijaksanaan.

Tapi saya tidak yakin ini ide yang bagus. Anda dapat melakukan beberapa demo cantik, dan membuatnya lebih mudah untuk melihat BEBERAPA hal, tetapi banyak fisika dasar mengajarkan siswa metode, dan memberikan pemahaman intuitif tentang materi, dan itu adalah sesuatu yang mungkin lebih baik dilakukan dengan cara kuno cara.

Saya pikir itu ide yang brilian dan selama bahasa komputer yang Anda pilih tidak terlalu jelas, itu bisa sukses. Jika Anda memilih bahasa yang tidak digunakan siapa pun di luar komunitas ilmiah, Anda belum mencapai apa pun.

Apakah ini ide yang pantas dikejar?

Saya tentu berpikir begitu! Itu adalah ide seperti ini yang membuat saya berharap masih mahasiswa. Dan sejujurnya, saya pernah membuka lab di mana perhitungan manual diselesaikan oleh skrip Perl yang saya tulis. Saya juga melampirkan kode sumbernya. TA tidak tahu banyak pemrograman tetapi ketika saya akhirnya mendapatkannya kembali, itu adalah nilai penuh. Dan butuh waktu lebih sedikit untuk finsih lab juga.

Apakah penggabungan kedua mata pelajaran ini dalam bentuk kurikulum sarjana sarjana layak?

Saya tidak mengerti mengapa tidak!

Apakah ada alat khusus yang harus saya manfaatkan atau jebakan yang harus saya ketahui?

Di atas kepala saya, Weka mungkin menjadi alat yang baik untuk analisis data. Saya pikir itu memiliki API Java sehingga harus cukup diakses oleh pengembang Java, dan mungkin bisa membuat beberapa latihan yang menarik.

Apakah penggabungan kedua mata pelajaran ini dalam bentuk kurikulum sarjana sarjana layak?

Saya sudah lama merasa bahwa tiga kombinasi, fisika, matematika terapan, dan perhitungan masuk akal. Mungkin bahkan menambahkan yang keempat, grafik komputer - setidaknya cukup untuk menghasilkan grafik yang cukup untuk mendapatkan pengetahuan. Komputasi dalam beberapa hal menjadi cara ketiga dalam melakukan sains, setelah percobaan dan teori, dan untuk menjadi benar-benar pandai, Anda akan membutuhkan landasan di ketiganya. Juga ada pekerjaan pendukung profesional untuk para programmer yang berpikiran ilmiah, yang cinta pertamanya adalah komputer, dan matematika / sains adalah yang kedua. Idealnya akan ada cara untuk memuaskan kelompok-kelompok dengan minat utama yang berbeda, beberapa menginginkan komputer terlebih dahulu, yang lain menerapkan matematika, dan yang lain lagi ilmu sebagai fokus utama mereka.