Beregningsorientert utdanning Tanumstrand Tore A. Kro

Computing in Science Education, UiO • UiO, Studiemodell før 2000, første semester: • UiO, Ny studiemodell ca. 2000: Ex.philKalkulus Modellering og beregninger Grunnkurs i programmering

CSE, Personer • Annik M. Myhre Professor - Petroleum Geology and Geophysics • Knut Martin Mørken Professor - Computational Mathematics • Morten Hjorth-Jensen Professor - Experimental Particle Physics • Anders Malthe-Sørensen Professor - Physics of Geological Processes • Hans Petter Langtangen Professor - Computational Mathematics • Tom L. Lindstrøm Professor - Matematikk • Øyvind Ryan Forsker - Senter for matematikk for anvendelser • Hanne Sølna Seksjonssjef - Fakultetsadministrasjonen

Hva er beregningsorientert utdanning? • Beregningsorientert utdanning inkluderer beregninger på en systematisk og helhetlig måte på tvers av ulike fag, slik at studentene får en solid basis for bruk av beregninger i en fremtidig arbeidskarriere. • Tanken er at grunnlaget i beregningsferdigheter legges så tidlig som mulig i studiet og utnyttes overalt der det er naturlig.

Mer Realistiske Eksempler. • Fysikk: Beregning av satelittbaner.

Hva med tradisjonell matematikk? • Beregningsperspektivet skal ikke gå på bekostning av opplæring i grunnleggende matematikk. • Noen eksempler på matematikkforståelse som blir viktigere enn før: – Algebraisk manipulasjon av uttrykk slik at de kan programmeres mer effektivt – Fortrolighet med definisjonene av den deriverte og av integralet slik at de kan beregnes nummerisk – Overføring av problemer til standard matematisk form slik at de kan løses på standard programvare

HVA SLAGS PROGRAMVARE MØTER INGENIØRSTUDENTENE I FREDRIKSTAD?

Programvare for DAK • ANSYS • AutoCad • Edgecam • Inventor • Revit • Rhino • Solid Works • Tekla

Mikrokontrollere og PLS • AvrStudio 4/5 • Code Composer Studio (CCS) • Code::Blocks med GCC (GNU Free C-compiler) • Factory Talk View ME Station • Factory Talk View studio • MBED • Orcad • RSLogix 5000 • XILINX ISE Design Suite

Matematikk og simulering • MATLAB • MATLAB/Comsol • MATLAB/FDATOOL • Power Simblock/Simulink • Scilab • Visual basic/excel

Diverse programvare • Gemini • G-prog • Granta • Kalk 2010 • Mouse avløpsmodell • MS Project • Netbas • Novapoint • Pspice • PSSU/Sincal

ANSYS • Programvare for simulering: – Mekanikk, fysikk, fluiddynamikk, elektromagnetisme

SolidWorks • DAK og simulering

Autodesk Revit • Modellerer bygningsfysikk

AVR Studio 5 • Utviklingsverktøy for å skrive, bygge og debugge C/C++ for mikrokontrollere

HVILKE ANBEFALINGER GIR UIO?

Anbefalinger for ingeniørutdanningene Undervisningsledelsen ved hver institusjon må ta ansvar og aktiv del i diskusjonen om hvordan beregningsorientert matematikk skal tilpasses undervisningen på den enkelte institusjon.

Anbefalinger for ingeniørutdanningene Kostnader forbundet med tilpasning til mer beregningsorientert matematikk i bachelorutdanningene må tas med i budsjettprosessene.

Anbefalinger for ingeniørutdanningene Høgskolene bør sørge for å integrere beregningsorientert matematikk samtidig som høgskolene tilpasser undervisningen til den nye forskriften og rammeplanen for ingeniørutdanning på bachelornivå.

Anbefalinger for ingeniørutdanningene Et innføringskurs i programmering bør inngå i første semester, og koordineres med Matematikk 1. Institusjonene bør opprette et beregningslaboratorium for å sikre kompetanse og kontinuitet i undervisningen hvor beregningsorientert matematikk inngår. Ingeniørutdanningen bør planlegge å gjennomføre beregningsperspektiv i alle studieløp. Beregningsperspektivet innføres i alle relevante emner.

Implementering Ingeniørutdanningen • Tidlig opplæring i grunnleggende programering: – For- og While-løkker, If-tester, variable, modifisere programkode. • Matematisk programvare erstatter kalkulatoren • Introdusere nummeriske metoder i Matematikk 1: – Newtons metode, Simpson, Eulers metode, nummerisk derivasjon – Vurdere ulike kilder til feil i de nummeriske svarene • Muliggjør mer sammensatte problemstillinger i fysikk: – Eksempelvis skrått kast med luftmotstand.

Valg av programvare • Tenk først gjennom hva de overordnede kravene er. • Bør være egnet til å fokusere på grunnleggende programmering. • Gode plotteomgivelser bør være inkludert. • Ikke for omfattende.

Videre lesning: • Mørken et.al: Beregningsorientert utdanning, En veileder for universiteter og høgskoler i Norge, UiO: Det matematisk- naturvitenskaperlige fakultet, 2011