Ett komplementerande läromaterial för datastudenter som lär sig fysik - Läromaterialet Learn You a Physics for Great Good!

Abstract

Denna rapport beskriver utvecklingen av läromaterialet Learn You a Physics for Great Good!. Materialet utvecklades som ett kandidatarbete vid institutionen för Data- och informationsteknik på Chalmers tekniska högskola. Syftet med projektet är att skapa ett textbaserat läromaterial som presenterar fysik med hjälp av programmeringskonceptet domänspecifika språk, där de domänspecifika språken är implementerade i programmeringsspråket Haskell. Vidare diskuteras den pedagogiska nyttan av ett läromaterial av detta slag samt hur väl fysik och domänspecifika språk går att kombinera. Bakgrunden till projektet är fysikkursen Fysik för ingenjörer. Kursen är obligatorisk för studenter på Datateknik (D) på Chalmers och har haft ganska dålig tentastatistik i flera år. Vi tror att en faktor till att just D-studenter får dåliga resultat i denna kurs är att studenterna finner ämnet irrelevant i förhållande till resten av utbildningen. Vi tror också att detta problem kan lösas med ett läromaterial som bryggar fysik och programmering, och både visar på relevansen av ämnet och väcker intresse för fysik. Ett ökat intresse för fysik leder förhoppningsvis till bättre resultat i kursen. Det resulterande läromaterialet innehåller fem kapitel som behandlar områdena fysikaliska dimensioner, matematisk analys, vektorer och partikelmekanik, och tillämpningar av dem. Varje kapitel består av Haskell-kod tillsammans med beskrivande text. Vissa kapitel bygger upp domänspecifika språk från grunden medan andra kombinerar och tillämpar tidigare domänspecifika språk på fysikaliska problem. Läromaterialet är publicerat på en hemsida3 och dess källkod finns fritt tillgänglig4. Rapporten beskriver även de möten och diskussioner som genomförts med utomstående. Syftet var att förbättra läromaterialet samt att genomföra en informellt test av läromaterialet. Slutsatserna är att domänspecifika språk kan ha en pedagogisk nytta i fysikundervisning. Den rigorösa naturen hos Haskell och domänspecifika språk gör att den fysikproblemlösningen de används för också blir rigorös, utan möjlighet till intuitiva men felaktiga genvägar. Detta tankesätt tror vi kan främja lärande om det integreras i traditionell fysikundervisning.