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/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / sci / math / symbolic / 3077 < prev    next >
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Text File  |  1992-11-23  |  6.0 KB  |  110 lines

  1. Newsgroups: sci.math.symbolic
  2. Path: sparky!uunet!utcsri!helios.physics.utoronto.ca!faraday!harrison
  3. From: harrison@faraday.physics.utoronto.ca (David Harrison)
  4. Subject: Teaching CS to science students (was: The Real Meaning of Efficiency?)
  5. Message-ID: <By6311.8FC@helios.physics.utoronto.ca>
  6. Sender: news@helios.physics.utoronto.ca (News Administrator)
  7. Organization: Dept. of Physics, Univ. of Toronto
  8. References: <By0q94.9p9@news.cso.uiuc.edu> <1ej8dvINN3u2@agate.berkeley.edu> <1992Nov20.183648.4441@alchemy.chem.utoronto.ca>
  9. Date: Mon, 23 Nov 1992 11:39:01 GMT
  10. Lines: 98
  11.  
  12. We have been experimenting with various ways of teaching Computational
  13. Physics to our undergraduates for a couple of years; our guinea pigs
  14. have been III and IV Physics specialists (in the US == "majors").
  15. Since we intend to offer "production" courses beginning Sept/93 I
  16. have been following this thread with interest.  Perhaps I can
  17. contribute constructively.  In most of what follows, the word 'physics'
  18. is generic and others such as 'engineering' or 'physical chemistry'
  19. can be substituted I think.  Similarly, 'Mathematica' is generic
  20. and other symbolic math programs can be substituted.
  21.  
  22. First, I see a strong parallel between the traditional mathematician/
  23. physicist tension and the emerging comp_sci/physicist one.  Which
  24. means that the solutions may be similar: an amalgam of Dept of Comp
  25. Sci courses, Physics Dept "CS for Physicists" ones, and building the
  26. needed CS in the regular Physics courses in which it is needed.
  27.  
  28. Second, our students range from cyber-phobes to hacker.  This does
  29. not seem to correlate strongly with their overall ability in Physics,
  30. although will clearly influence the kinds of Physics they are likely
  31. to do in the future.  Thus, if we wish to cast our net broadly, and
  32. maybe even help our cyber-phobes become more comfortable with this tool,
  33. we need to be extremely careful about getting too far down into the
  34. computer-esque details of things.
  35.  
  36. Third, physicists tend to be people who are particularly interested in
  37. CS (and math) only when it is needed to solve a particular Physics
  38. problem.
  39.  
  40. We offer a course in "Microcomputer Interfacing" at the IV Year
  41. level.  For the students who choose this course, saying "you better
  42. know or be willing to learn Pascal or C" is sufficient.  These
  43. students are, however, a subset of our student body.
  44.  
  45. An example: we wrote a package to investigate the physical pendulum.
  46. The package has been used for two years in our III Year Classical
  47. Mechanics course (level == Goldstein for the Physicists reading this),
  48. which is a required course for all students.  For reasons of speed of
  49. execution we wrote a 4th order Runge-Kutta package in C talking to
  50. Mathematica via the Mathlink protocols instead of using a Mathematica
  51. RK package.  The students produced phase plots, etc. and found this part
  52. of the package a great success.  In the process they learned a fair
  53. amount of Mathematica to process the lists produced by the RK code.
  54.  
  55. Last year we then asked the students to take the existing 4th order C
  56. code and produce 2nd and 3rd order Runge-Kuttas to investigate the
  57. differences in the results of various algorithms.  Disaster!  Actually
  58. writing (or in this case removing) C code was too much for a significant
  59. fraction of these students.  And they hated it.
  60.  
  61. This year we coded 2nd, 3rd, 4th and 5th order Runge-Kuttas and a
  62. sympectic integrator, and the students could choose the algorithm by
  63. editing a define used by the C pre-processor.  This worked.  The hackers
  64. could get into the guts of how the integrators were coded, the interested
  65. could see what such code looks like, and the cyberphobes at least had
  66. the code in front of them in the editor while they looked for the cpp
  67. define to change.
  68.  
  69. I agree when in article <1992Nov20.183648.4441@alchemy.chem.utoronto.ca>
  70. mroussel@alchemy.chem.utoronto.ca (Marc Roussel) writes:
  71.  >     There are several constraints in designing a CS/programming curriculum
  72.  >for scientists and engineers.  One of them is that most of your students
  73.  >are unlikely to take more than two half-courses because that is all that
  74.  >their departments mandate. 
  75. We aren't even going to mandate this much.
  76.  
  77. However I don't agree when he suggests:
  78.  >A worthy approach might be to start out with a half-course in algorithms
  79.  >and basic theory ...
  80. We are designing our courses to be labs, just like our other Physics
  81. labs except they are computer-based instead of equipment-based.  In fact
  82. if we can't illustrate a computational method at an appropriate level 
  83. with a real Physics problem, that method is de-emphasised or maybe even
  84. ignored by these courses.
  85.  
  86. Since our Computational Physics courses will be getting our students 'up
  87. to speed' in Mathematica, I think that our first Runge-Kutta experiment
  88. above could work in those courses if we used RK's coded in Mathematica.  I
  89. am much less hopeful about C or FORTRAN unless we based the whole course
  90. on one of those languages; doing that would necessarily mean we would end
  91. up teaching a lot more Computer Science than we need to by using a more
  92. natural interpreted environment such as Mathematica.
  93.  
  94. Finally, we believe we are beginning to see a critical mass phenomenon
  95. with our students.  Some of them begin using Mathematica to do their
  96. problem sets in their regular courses.  Their classmates observe them
  97. doing this and decide to try it too.  Finally, students who are still
  98. solving their differential equations by hand realize they are at a
  99. disadvantage.  [The other phenomenon is the student who spends 3 hours
  100. solving a task with a computer when she/he could have done it by hand
  101. in 37 seconds!  That is learning for the student too.]  When our
  102. undergrads go on to graduate school they are now demanding that their
  103. supervisor provide them with Mathematica; I guess those educational
  104. discounts sometimes do work for the vendors.
  105. -- 
  106. David Harrison                             | "For us believing physicists the
  107. Dept. of Physics, Univ. of Toronto         |  distinction between past present
  108. Inet: harrison@faraday.physics.utoronto.ca |  and future is illusion, however
  109.                                            |  persistent."      -- Einstein
  110.