Я хочу написать (и уже набросать) учебник по физике, который предполагает, что его читатель является компетентным программистом. Нормальные учебники по физике преподают физические формулы и дают задачи, которые решаются ручкой, бумагой и калькулятором Я хочу предоставить книгу, которая подчеркивает вычислительную физику, как компьютеры могут моделировать физические системы и дает задачи подобного рода: написать программу, которая может решить ряд физических задач. Сторонние библиотеки с открытым исходным кодом будут использоваться для обработки большей части вычислений, и я хочу использовать язык высокого уровня, такой как Java или C #.
Помимо того, что мне нравится работать над этим, я думаю, что совместная учебная программа по физике и информатике должна предлагаться в школах, и это является частью более широкой программы, чтобы это произошло. Я думаю, что студенты-физики (как и я) должны учиться пользоваться компьютерами и использовать их для решения абстрактных задач и наборов проблем. Я думаю, что языки программирования должны рассматриваться как полезная среда для участия во многих областях исследований.
Стоит ли продолжать эту идею? Возможно ли объединение этих двух предметов в форме учебной программы для студентов колледжа? Существуют ли какие-либо конкретные инструменты, которые я должен использовать, или подводные камни, о которых я должен знать? Кто-нибудь слышал о курсах колледжа или иным образом, которые принимают эту методологию? Существуют ли какие-либо книги / учебники, подобные той, которую я описываю (для физики или любого другого предмета)?
Ответы:
Ваша хорошая идея в целом, и ее преследуют: видели ли вы Sussman and Wisdom в «Структуре и интерпретации классической механики» ? Он учит продвинутой классической физике, используя схему:
Кроме того, я думаю, что есть веские аргументы - и, следовательно, необходимость - пересмотреть преподавание многих предметов с помощью вычислительной основы, потому что вычисления существенно расширяют наши возможности моделирования, не говоря уже о преподавании, обучении и мышлении. В книге « Создатели программирования» Пол Худак (из известности Хаскелла) утверждает, что именно такой пересмотр. Суссман, конечно, также призвал к новым способам использования компьютеров для преподавания «старых» предметов; SICM - прекрасный пример того, как он это делает. Я надеюсь, что он продолжит преподавать квантовую механику дальше!
источник
Д-ра. Дэвид Гавенда и Лютер Фроммхолд из UT Austin пытались сделать именно это в начале середины 1970-х годов, используя систему Data General Nova с разделением времени. Я думаю, что доктор Гавенда ушел в отставку, и я понятия не имею, что стало с доктором Фроммхолдом. (Дейв Гавенда был определенно одним из хороших парней.)
Д-р Гордон Новак, сотрудник отдела UT в Остине, работал на другом конце этого. Его диссертация в области компьютерной лингвистики была программой, которая могла понять и решить начальные задачи на уровне лестниц в статике. (Полное раскрытие: Гордон - друг давным-давно.)
Вы также можете взглянуть на структуру и интерпретацию классической механики от Sussman и Wisdom.
Я не уверен, что это хорошая идея. Вы можете сделать несколько симпатичных демонстраций, и это облегчает просмотр НЕКОТОРЫХ вещей, но большая часть элементарной физики учит студентов методам и дает интуитивное понимание материала, и это то, что, вероятно, лучше сделать старомодным путь.
источник
Я думаю, что это блестящая идея, и пока выбранный вами компьютерный язык не слишком неясен, он может быть успешным. Если вы выберете язык, который никто из научного сообщества не использует, вы ничего не добьетесь.
источник
Я конечно так думаю! Это идея, которая заставляет меня желать, чтобы я был еще студентом. И по правде говоря, я однажды обратился в лабораторию, где ручные вычисления были решены с помощью написанного мной Perl-скрипта. Я приложил исходный код тоже. TA не знала много программирования, но когда я наконец получил его обратно, это были полные оценки. И для финишной лаборатории тоже понадобилось меньше времени.
Я не понимаю, почему нет!
Вдобавок ко всему, Weka может быть хорошим инструментом для анализа данных. Я думаю, что у него есть Java API, поэтому он должен быть довольно доступным для разработчиков Java, и, возможно, он мог бы сделать некоторые интересные упражнения.
источник
Я давно чувствовал, что тройное слияние, физика, прикладная математика и вычисления имеют смысл. Возможно, даже добавив четвертую компьютерную графику - по крайней мере, достаточно, чтобы генерировать достаточно графиков, чтобы получить интуицию. Вычисления в некотором смысле стали третьим способом ведения науки после эксперимента и теории, и для того, чтобы быть действительно хорошим в этом, вам понадобится обоснование во всех трех. Также есть профессиональные рабочие места поддержки, скажем, для программистов с научным мышлением, чья первая любовь - компьютер, а математика / наука - вторичны. В идеале должен быть способ удовлетворить группы с различными основными интересами, некоторые хотят сначала компьютеры, другие применяют математику, а третьи - науку в качестве основного направления.
источник