Математическое моделирование и программирование в естественнонаучном образовании

Аннотация

Использование математических моделей для представления аспектов физической реальности является важной деятельностью в науке и научном образовании. В данной статье рассматриваются четыре подхода к использованию компьютерного программирования и математического моделирования в учебной деятельности:
1) Математические модели, найденные в учебнике, используются в качестве основы для компьютерных программ. Студенты, создавая полезные интерактивные программы на языке Python, рассчитывающие концентрации или значения pH, сталкиваются с такими же интеллектуальными проблемы, как при решении традиционных задач учебника.
2) Scratch-анимации, имитирующие моделирование физических или химических систем, могут быть специально разработаны для проверки достоверности заданных математических моделей.
3) Задача, связанная с компьютером, заключается в разработке моделирования (например, диффузии газа в замкнутой системе с двумя фазами), что может быть основой для открытия математической модели (например, закона Генри) или элемента математической модели.
4) Используя сенсорную технологию и Raspberry Pi, студенты создают компьютерную программу, которая автоматически визуализирует наблюдаемое поведение системы (например, изменение концентрации газа), чтобы в дальнейшем разработать математическую модель. (на англ.)