Ý tưởng cho một giáo trình và sách giáo khoa khoa học máy tính chung [đóng]

Tôi muốn viết (và đã bắt đầu phác thảo) một cuốn sách giáo khoa vật lý giả định rằng người đọc nó là một lập trình viên máy tính có năng lực. Sách giáo khoa vật lý thông thường dạy các công thức vật lý và đưa ra các vấn đề được giải quyết bằng bút, giấy và máy tính. Tôi muốn cung cấp một cuốn sách nhấn mạnh vật lý tính toán, làm thế nào máy tính có thể mô hình hóa các hệ thống vật lý và đưa ra các vấn đề thuộc loại: viết một chương trình có thể giải quyết một tập hợp các vấn đề vật lý. Các thư viện nguồn mở của bên thứ ba sẽ được sử dụng để xử lý hầu hết các tính toán và tôi muốn sử dụng một ngôn ngữ cấp cao như Java hoặc C #.

Bên cạnh thực tế tôi thích làm việc này, tôi nghĩ rằng một chương trình giảng dạy khoa học máy tính vật lý nên được cung cấp trong các trường học và đây là một phần trong chương trình nghị sự lớn hơn để thực hiện điều này. Tôi nghĩ rằng các sinh viên vật lý (như bản thân tôi) nên học cách sử dụng và tận dụng máy tính để giải quyết các vấn đề trừu tượng và các vấn đề. Tôi nghĩ ngôn ngữ lập trình nên được coi là một phương tiện hữu ích để tham gia vào nhiều lĩnh vực điều tra.

Đây có phải là một ý tưởng đáng để theo đuổi? Việc sáp nhập hai môn học này dưới dạng một chương trình giảng dạy đại học có khả thi không? Có bất kỳ công cụ cụ thể nào tôi nên tận dụng hoặc cạm bẫy mà tôi nên biết không? Có ai nghe nói về các khóa học đại học hay nói cách khác là giả định phương pháp này? Có bất kỳ cuốn sách / sách giáo khoa ngoài kia như cuốn sách tôi đang mô tả (cho vật lý hoặc bất kỳ chủ đề nào khác) không?

Nói chung, bạn là một ý tưởng tốt và đang được theo đuổi: bạn đã xem Cấu trúc và diễn giải của cơ học cổ điển của Sussman và Wisdom chưa? Nó dạy vật lý cổ điển tiên tiến bằng cách sử dụng Scheme:

Ở một khía cạnh khác, tôi nghĩ rằng sẽ có một trường hợp mạnh mẽ được thực hiện - và do đó cần phải - đại tu việc giảng dạy nhiều môn học bằng nền tảng điện toán, bởi vì tính toán về cơ bản mở rộng khả năng của chúng ta về mô hình hóa, không đề cập đến việc dạy, học và suy nghĩ. Trong cuốn sách Masterminds of Lập trình , Paul Hudak (của danh tiếng Haskell) lập luận chính xác cho một cuộc đại tu như vậy. Sussman, tất nhiên, cũng kêu gọi những cách mới để sử dụng máy tính để dạy các môn học "cũ"; SICM là một ví dụ đẹp về anh ấy làm như vậy. Tôi hy vọng anh ấy sẽ tiếp tục giảng dạy cơ học lượng tử!

Tiến sĩ. David Gavenda và Luther Frommkeep tại UT Austin đã cố gắng thực hiện điều đó chính xác, vào đầu những năm 1970, bằng cách sử dụng hệ thống Data General Nova được chia sẻ thời gian. Tôi nghĩ rằng Tiến sĩ Gavenda đã nghỉ hưu, và tôi không biết điều gì đã xảy ra với Tiến sĩ Frommkeep. (Dave Gavenda chắc chắn là một trong những người tốt.)

Tiến sĩ Gordon Novak, thuộc Cục CS UT Austin, đang làm việc ở đầu kia. Luận án của ông, trong Ngôn ngữ học tính toán, là một chương trình có thể hiểu và giải quyết các vấn đề bậc thang của sinh viên năm nhất trong các thống kê. (Tiết lộ đầy đủ: Gordon là một người bạn từ rất lâu rồi.)

Bạn cũng có thể xem Cấu trúc và Giải thích Cơ học Cổ điển , bởi Sussman và Trí tuệ.

Tôi không chắc đây là một ý tưởng tốt, mặc dù. Bạn có thể thực hiện một số bản demo đẹp và giúp dễ dàng nhìn thấy MỘT SỐ thứ, nhưng phần lớn vật lý cơ bản đang dạy học sinh phương pháp, và nắm bắt trực quan các tài liệu, và đó là thứ có lẽ được thực hiện tốt hơn theo kiểu cũ đường.

Tôi nghĩ đó là một ý tưởng tuyệt vời và miễn là ngôn ngữ máy tính bạn chọn không quá tối nghĩa, nó có thể là một thành công. Nếu bạn chọn một ngôn ngữ mà không ai ngoài cộng đồng khoa học sử dụng, bạn sẽ không đạt được bất cứ điều gì.

Đây có phải là một ý tưởng đáng để theo đuổi?

Tôi chắc chắn nghĩ như vậy! Đó là một ý tưởng như thế này khiến tôi ước mình vẫn còn là một sinh viên chưa tốt nghiệp. Và sự thật là, tôi đã từng quay trong phòng thí nghiệm nơi các phép tính thủ công được giải quyết bằng kịch bản Perl mà tôi đã viết. Tôi đính kèm mã nguồn quá. TA không biết nhiều về lập trình nhưng cuối cùng khi tôi lấy lại được, nó đã được đánh dấu đầy đủ. Và nó cũng mất ít thời gian hơn để đánh bại phòng thí nghiệm.

Việc sáp nhập hai môn học này dưới dạng một chương trình giảng dạy đại học có khả thi không?

Tôi không thấy lý do tại sao không!

Có bất kỳ công cụ cụ thể nào tôi nên tận dụng hoặc cạm bẫy mà tôi nên biết không?

Ngoài đỉnh đầu, Weka có thể là một công cụ tốt để phân tích dữ liệu. Tôi nghĩ rằng nó có API Java nên các nhà phát triển Java có thể truy cập khá dễ dàng và có thể nó sẽ tạo ra một số bài tập thú vị.

Việc sáp nhập hai môn học này dưới dạng một chương trình giảng dạy đại học có khả thi không?

Tôi từ lâu đã cảm thấy rằng một sự hợp nhất ba, vật lý, toán học ứng dụng và tính toán có ý nghĩa. Thậm chí có thể thêm một thứ tư, đồ họa máy tính - đủ ít nhất để tạo ra đủ các biểu đồ để đạt được sự xâm nhập. Tính toán theo một cách nào đó đã trở thành cách làm khoa học thứ ba, sau thí nghiệm và lý thuyết, và để thực sự giỏi về nó, bạn sẽ cần một nền tảng trong cả ba. Ngoài ra còn có các công việc hỗ trợ chuyên nghiệp để nói các lập trình viên có đầu óc khoa học, mà tình yêu đầu tiên của họ là máy tính, và toán học / khoa học chỉ là thứ yếu. Lý tưởng nhất là sẽ có một cách để thỏa mãn các nhóm có lợi ích chính khác nhau, một số muốn có máy tính trước, những người khác áp dụng toán học và những người khác vẫn là khoa học làm trọng tâm chính của họ.