Computers in Science Education. Knut Mørken Institutt for informatikk Senter for matematikk for anvendelser Universitetet i Oslo

Like dokumenter
Senter for Fremragende Utdanning i grunnleggende realfagsutdanning

Status for CSE-prosjektet

Beregningsperspektiv i ingeniørutdanningen? Knut Mørken Institutt for informatikk Senter for matematikk for anvendelser Universitetet i Oslo

Integrere beregninger på datamaskin gjennom hele bachelor-studiet? UiO er ledende

VELKOMMEN TIL MAT-INF1100

Emnebeskrivelse og emneinnhold

VELKOMMEN TIL MAT-INF1100(L) Knut Mørken Rom 1033, Niels Henrik Abels hus

VELKOMMEN TIL MAT-INF 1100

Beregninger i ingeniørutdanningen

Fra program til emner

VELKOMMEN TIL MAT-INF1100

VELKOMMEN TIL MAT-INF1100(L) Knut Mørken Rom 1033, Niels Henrik Abels hus

VELKOMMEN TIL MAT-INF 1100

Kompendium med oppgaver for MAT-INF Høsten Knut Mørken

Innledning: Arbeidsgruppen for grunnundervisning i matematikk og statistikk består av:

VELKOMMEN TIL MAT-INF1100 og MAT-INF1105. Knut Mørken Rom Ø368, Fysikkbygget

Omlegging av brukerkurs i matematikk og statistikk ved MN-fakultetet RAPPORT FRA ARBEIDSGRUPPEN FOR GRUNNUNDERVISNING I MATEMATIKK OG STATISTIKK

<kode> Grunnleggende matematikk for ingeniører Side 1 av 5

Fagmøte i kjemi 7/

Programbeskrivelse for revidert versjon av bachelorprogrammet Matematikk, informatikk

Informasjon om studieprogrammet Beregningsorientert informatikk

Forelesere VELKOMMEN TIL MAT-INF Forelesere MAT-INF /8-2005

VELKOMMEN TIL MAT-INF1100 og MAT-IN1105

Studieplan: Matematikk og statistikk - bachelor

Matematikk sett ovenfra

Læreplan i Programmering og modellering - programfag i studiespesialiserende utdanningsprogram

1 av 5 01/04/ :12 PM

Baklengsdesign første etappe

1 av 5 12/26/ :48 AM

Beregninger i elementærundervisningen i matematikk og matematiske naturfag

Innkallinger og referater fra rådets møter. Dagsorden. Programrådsmøte tirsdag 24. august 2010 INNKALLING REFERAT

Rapport fra «Evaluering av MEK1100 våren 2013» Generelle opplysninger Du er. Hvor mange ganger har du tatt eksamen i MEK1100 tidligere?

1 av juli :07

Viktig informasjon. 1.1 Taylorrekker. Hva er Taylor-polynomet av grad om for funksjonen? Velg ett alternativ

1 of 5 01/07/ :13 AM

1 of 7 01/13/ :40 PM

Beregninger i elementærundervisningen i matematikk og matematiske naturfag

Etablering av nettressurs med eksempler, prosjekter og data

En ny interaktiv realfagsundervisning med bruk av ekte målinger

Forholdet mellom bachelor- og masterutdanning

Institutt for datavitenskap og informasjonsvitenskap Institutt for matematiske fag

Kort om kursene INF1100 og MAT-INF1100L

Beregningsperspektivet for datastudenter

MENA FYS1120. Min. 10 stp INF-emner. -Mikroelektronikk og sensorteknologi ELITE + FYS FYS INF ett kurs til

Emneutvikling og systematisk integrering av generiske ferdigheter i utdanningsprogrammene

1 of 5 07/08/ :29 PM

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Programmering i naturfag ProFag Realfaglig programmering Naturfagkonferansen 2018

Department of Mathematics University of Oslo

Emneplaner for fysikk og matematikk 3-treterminordingen (TRE)

Matematikk og fysikk - bachelorstudium

Matematikk og fysikk - bachelorstudium

Ny rammeplan ingeniørutdanningen

Master i realfag med teknologi - integrert lærerutdanningsprogram (IMN)

Fornying av fysikk i videregående skole. Per Morten Kind, Inst. for fysikk NTNU

STUDIEPLAN. 0 studiepoeng. Narvik, Alta, Bodø Studieår

Til Studiestyret ved Det matematisk-naturvitenskapelig fakultet. Rapport fra. Arbeidsgruppen for brukertilpasset tilbud i matematikk, 12.

Master i realfag med teknologi - integrert lærerutdanningsprogram (IMN)

Velkommen til bachelorstudiet i geofag: Geologi, geofysikk og geografi

TMA4100 Matematikk 1 for MTFYMA høsten 2013

Liv Sissel Grønmo Institutt for lærerutdanning og skoleforskning, UiO Arne Hole Institutt for lærerutdanning og skoleforskning, UiO

Retningslinjer og læringsutbytte for matematikkfaget

Matematikk påbygging

Erfaringar med numeriske metodar i matematikk-undervisinga for dataingeniørstudentar. Haugesund, 5. juni 2018

Matematikk og fysikk - bachelorstudium

Utdanningsutvikling ved MN-fakultetet Rammer for etablering av studieprogramporteføljen

matematikk? Arne B. Sletsjøe Gyldendal Universitetet i Oslo Trenger man digitale verktøy for å lære matematikk? A.B.

Utdanningsutvikling ved MN-fakultetet Rammer for etablering av studieprogramporteføljen

Mekanikk FYS MEK 1110

Bred profil på statistikk?

Integrasjon av beregninger i fysikk-undervisningen

Informasjonsmøte for Bachelorprogrammet i Fysikk og Astronomi. Andreas Görgen Fysisk institutt, UiO

Resultater innen utdanningsfeltet ved Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Institutt for datavitenskap og informasjonsvitenskap Institutt for matematiske fag

Viktig informasjon. 1.1 Taylorrekker. Hva er Taylor-polynomet av grad om for funksjonen? Velg ett alternativ

Studiehåndbok. Bachelor i matematiske realfag (B-MR) FYSIKK INFORMATIKK MATEMATIKK STATISTIKK

Fra CSE til InterAct: USITs rolle?

Eksamensoppgave i TMA4110/TMA4115 Calculus 3

MAT 1120: Obligatorisk oppgave 1, H-09

Referat Generiske ferdigheter arbeidsgruppe «Programmeringsemne»

UNIVERSITETET I OSLO

Integrert profesjonell kompetanse

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Økt forståelse for matematikk ved bruk av programmering Sinusseminar 2019

Etablering av CSE-nettressurs

Mekanikk FYS MEK 1110

Digital eksamen V17 V18 MN-fakultetet

Utdanningsutvikling ved MN-fakultetet Valg av masterprogramporteføljen

UNIVERSITETET I OSLO

Velkommen til MAT1030!

MAT1030 Diskret Matematikk

Informasjonsmøte for Bachelorprogrammet i Fysikk og Astronomi. Andreas Görgen Fysisk institutt, UiO

NORDMAT, Oslo. virkelig IEEE. et redskapsfag for ingeniøren? Trond Clausen Høgskolen i Telemark. Er ingeniørmatematikk

MA1101 Grunnkurs i analyse

UNIVERSITETET I BERGEN Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Påmelding til undervisning for nye studenter høsten 2014 IGANG. Frist: 26.

Institutt for datavitenskap og informasjonsvitenskap Institutt for matematiske fag

Orienteringsmøte bachelor Orienteringsmøte bachelor Utdanningsleder Ragnhild Kobro Runde

InterAct Hvor er vi nå? Hvor skal vi? Knut STUA 11. februar 2015

Samfunnsengasjerte, kreative og handlekraftige ingeniører

Litt om numerisk integrasjon og derivasjon og løsningsforslag til noen ekstraoppgaver MAT-INF 1100 uke 48 (22/11-26/11)

Undervisningsreformen Allmøte

Informatikk ved Universitetet for miljøog

Transkript:

Computers in Science Education Knut Mørken Institutt for informatikk Senter for matematikk for anvendelser Universitetet i Oslo

Viktige bidrag Morten Hjorth-Jensen, fysikk Hans Petter Langtangen, informatikk Tom Lindstrøm, matematikk Anders Malthe Sørensen, fysikk Annik Myhre, dekan for utdanning, MN-fak Hanne Sølna, studiekoordinator, MN-fak

Innhold Industri/forskning utdanning Beregninger Forskningsbasert undervisning Eksempler på studieprogrammer Organisatoriske rammer Noen erfaringer

Beregninger i industri og forskning Beregninger har alltid vært sentralt i realfagene Datamaskinen har brakt en ny dimensjon inn i fagene ved at den kan utføre utrolig mange enkle beregninger ekstremt raskt (1015 operasjoner pr. sekund) Mange problemer som tidligere ble betraktet som uløselige kan nå behandles rutinemessig på få sekunder eller minutter Beregninger er helt sentralt i forskning og industri

Beregninger i industri og forskning Materialvitenskap og nanoteknologi Værvarsling Geofag Medisinsk teknologi og behandling Industridesign Utvikling av nye datamaskiner Underholdning Møbelsnekring

Utdanning De siste 25 årene har det vært økt fokus på pedagogisk teknologi på alle nivåer i utdanningskjeden Kalkulatorer, tekstbehandling, epost, digitale læringsomgivelser etc. Mye fokus på verktøy og teknologi, men hva med innholdet? Fagene (matematikk, fysikk, kjemi,... ) i seg selv undervises mer eller mindre på samme måte som før uendret over mange tiår

Beregninger i utdanningen Utdanningen skal gi grunnlaget for studentenes læring og virke de neste 40 årene varig kunnskap Studentene må beherske beregninger Ikke nok med ulike verktøy for å gjøre beregninger Studenter lærer det de gjør hver dag derfor må beregninger inn i undervisningen i alle fag

Computers in Science Education Innføring av et helhetlig beregningsperspektiv i bachelorpensumet for 4+ matematikktunge programmer (250 300 studenter pr. år) Gir mulighet for realistiske eksempler fra forskningsfronten Fokus på innhold motiverer til kollegialt samarbeid og gir pedagogiske gevinster Krever skolering av lærerstaben ped. kurs

Beregninger i grunnundervisningen? Beregninger: Forståelse og kunnskap om grunnleggende numeriske metoder Relasjon til klassisk matematikk Begrensninger: Feilanalyse og stabilitet Implementasjon seriøs programmering Utledning av nye metoder

Bachelorprogrammet i fysikk

Bachelorprogrammet i fysikk Tradisjonelt ser man bare på idealiserte problemer i mekanikk matematikken må kunne løses med papir og blyant Muligheter med beregninger: Realistisk rakettoppskyting med gravity assist Studere bevegelser i berg og dalbane i stedenfor kule på skråplan

Bachelorprogrammet MIT FFR

Innhold fellesemner MAT1100 (8 timer) Klassisk kalkulus: Komplekse tall, konvergens, kontinuitet, derivasjon, integrasjon, vektorregning, funksjoner av flere variable INF1100 (6 timer) Programmering i Python: Eksempler fra matematikk og vitenskap programmeres, Matlab-stil, også objektorientering, subklasser, arv etc.

Innhold fellesemner MAT-INF1100 (7 timer) Klassisk matematikk Induksjon, differensligninger, Taylorpolynomer, differensialligninger Numerikk Derivasjon, integrasjon, interpolasjon, differensialligninger (inkl. systemer) Digital kompetanse Representasjon av tall, tegn, lyd, bilder; avrundingsfeil, kompresjon

Eksempel derivasjon MAT1100 f (a) = lim h 0 f(a + h) f(a) h MAT-INF1100 INF1100 f(a + h) f(a) h f (a) f(a + h) f(a) = f (a)+ h 2 f (ξ h )+ f(a + h) 2 f(a) 1 h df i = f(a + 10 i ) f(a) 10 i, i =1, 2,...,n h

Innhold fellesemner MAT1110 Flervariabel analyse Funksjoner av flere variable, multiple integraler, elementær lineær algebra, lineære ligningssystemer, maks/min-problemer, kontraksjoner og kompletthet, Newtons metode i flere variable, potensrekker Beregninger med Matlab eller Python

Innhold fellesemner MAT1120 Lineær algebra Abstrakte vektorrom, egenverdier/vektorer, ortogonalitet og minste kvadrater, symmetriske matriser og kvadratiske former Markov-kjeder, potensmetoden, enkel Fourier-analyse, singulær verdi dekomposisjon Google page rank, kompresjon av bilder, wavelets

Andre fag Geofysikk og meteorologi: Helt avhengig av beregninger Beregninger fraværende på bachelornivå inntil nylig Beregninger innføres nå, med grunnlag i hva som skjer i matematikk- og fysikkurs Astrofysikk: Grunnleggende revisjon med helhetlige beregninger

Andre fag Kjemi: Splittet i myk/hard foreløbig er ikke beregninger integrert på en helhetlig måte Biologi: Positive, men mindre matematikkbakgrunn Geologi: I ferd med å legge inn mer beregninger

Rammebetingelser implementasjon Ryggdekning fra ledelsen forankring i strategisk plan Katalysatorer i 2003: Kvalitetsreformen: Tverrfaglige bachelorprogrammer Sentre for fremragende forskning: Ga arena for tverrfaglige diskusjoner, særlig på CMA

Rammebetingelser implementasjon Reformen krever bredt samarbeid på tvers av instituttog faggrenser Avhengig av entusiaster Utvikling av nytt læremateriell Oppgavetradisjoner og eksempler er tildels mange hundre år gamle - krevende å utvikle nytt Langt perspektiv (20+ år)

Erfaringer CSE-prosjektet: Innhold, ikke form de fleste er interessert ingen reell motstand Stor produksjon av undervisningsmateriell Har gitt økt tverrfaglig kontakt Har også gitt økt interesse for andre sider av undervisningen, evaluering, form, hjelpemidler

Erfaringer Lett å tenke at beregninger vil gjøre pensum større Tradisjonell lærebok supplert med beregninger Mye teori kan utvikles ved hjelp av beregninger hvis det er integrert i teorien Krever nye lærebøker der beregninger er integrert på en helhetlig måte med teorien Matematikk og teori er minst like viktig som før

Hva med studentene? CSE er faglig fundert må gjøres om studentene liker det eller ei CSE gjør ikke studiet enklere for studentene Mindre fokus på det klassiske regnehåndverket Mer fokus på generiske metoder krever tilvenning, særlig første semester Ikke dårligere resultater enn før (ca. 20% stryk)

Hva med studentene? Studentene møter realistiske forskningsproblemer allerede i første semester Studentene må jobbe hardt Viktig med synkronisering mellom emner Problematisk for studenter fra andre læresteder Ved presentasjoner har studentene vært mer entusiastiske for reformen enn oss selv!

Hva med studentene? De beste studentene må utfordres vår viktigste ressurs Må ikke bli for tøft for de som er under gjennomsnittet

Endringer i undervisningsinnhold i denne skalaen skjer et par ganger hvert århundre unik sjanse!