Integration av numeriska metoder i kemiteknikutbildningen. Claus Führer, Matematikcentrum Michaël Grimsberg, Inst. för Kemiteknik

Transkript

1 Integration av numeriska metoder i kemiteknikutbildningen Claus Führer, Matematikcentrum Michaël Grimsberg, Inst. för Kemiteknik 3:e pedagogiska inspirationskonferensen LTH, 31 maj 2005

2 Inledning Ny utbildningsplan för kemiteknik 2001 Läget före Obligatorisk programmeringskurs i årskurs 2(Pascal) Valfri kurs i numeriska metoder i årskurs 4 Några kurser i årskurs 4 använde programmering och numeriska metoder Ny utbildningsplan Tidigt införa Matlab och numeriska metoder Inga kurser på mindre än 5 poäng Integrera med en kemiteknikkurs 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 1

3 Beskrivning av kursen - Allmänt Ht1 Läsperioder Ht2 Vt1 Vt2 Linjär algebra, 4p Endimensionell analys, 8p Teknisk mekanik, 5p Grundläggande kemi, 6p Organisk kemi, 6p Kemiteknik, 12p 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 2

4 Beskrivning av kursen - Schema Ht1 Projekt Läsperioder Ht2 Vt1 Projekt Vt2 Beräkningsteknik Numerisk analys, Matematikcentrum Kemiteknik A Övriga moment Inst. för Kemiteknik Kemiteknik B Beräkningsteknik Integrationen sker mellan Kemiteknik B och Beräkningsteknik 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 3

5 Beskrivning av kursen - Kemiteknik B Material- och energibalanser Kunna ställa upp de matematiska modellerna och kunna lösa dessa De flesta problemen kan lösas med räknedosa 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 4

6 Beskrivning av kursen - Kemiteknik B Kemiteknik Materialbalans Icke-ideal gas Energibalans Differentiella balanser Numeriska metod Linjärt ekvationssystem Olinjär ekvation Integration Differentialekvationer 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 5

7 Beskrivning av kursen - Kemiteknik B Färdiga Matlab funktioner för att demonstrera problemlösning Frivilliga inlämningsuppgifter Problemformulering Matlab Internationellt Excel, Matlab eller Maple men utan integration av numeriska metoder 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 6

8 Beskrivning av kursen - Beräkningsteknik Kursinnehåll Introduktion till Matlab och programmering LU-faktorisering Interpolation med polynom Minsta-kvadratmetoden Intervallhalvering och Newtons metod Trapetsmetoden och Simpsons metod Eulers metod Startar när matriser har introducerats i Linjär algebra Kvadratur och differentialekvationer direkt efter motsvarande avsnitt i Endimensionell analys 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 7

9 Beskrivning av kursen - Beräkningsteknik Beräkningsmetoder på elementär nivå Introduktion till programmeringens principer Undervisningens organisation Föreläsning Obligatorisk datorövning Kurslitteratur Två olika läroböcker Egenutvecklat kompendium 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 8

10 Erfarenheter - Inom kursen Före första gången Gemensamt internat (UPC, Kursinnehåll) Kursen upplevs som svår Lärarna från Numerisk analys: Erfarenhet från att undervisa i första årskursen måste utvecklas Annan inlärningsstil på ett program med hög andel kvinnliga teknologer I Kemiteknik B önskar några att alla beräkningar görs för hand Integrationen gör att man bättre förstår numeriska metoder och Matlab 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 9

11 Examination Två år muntlig tentamen i beräkningsteknik (för att lära sig studenternas inlärningsprocess) Numera tenteras kursen i två delar Skriftlig del i skrivsal Kemiteknik B Praktisk del i datorsal Beräkningsteknik. Koppling till uppgifter som gavs i skrivsal. 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 10

12 Examination - Exempel: Kemiteknik och Beräkning 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 11

13 Erfarenheter, Förväntningar: Kemiteknikprogrammet Fler obligatoriska kurser har datorövningar eller beräkningsuppgifter där kunskaper i MATLAB och numeriska metoder krävs Utveckla användning av FEMLAB inom programmet Alla civilingenjörer har nu grundläggande kunskaper och färdigheter i numeriska metoder 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 12

14 Erfarenheter, Förväntningar: Numerisk analys Kemiteknik är ett ämne som har ett stort inslag av beräkningsteknik Kursen är appetizer för valfria kurser i beräkningsteknik/numerisk analys på högre utbildningsnivå inom examensarbeten i forskareutbildning Risk för trivialisering? Ser en K-teknolog beräkningsteknik enbart som några MATLAB-övningar kring minsta kvadratmetoden? 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 13

15 Fördel med gemensamma utbildningssatsningar Etablerar positiva kontakter Förtroende bland kollegor som ger ett mervärde även utanför grundutbildningen Ger utdelning i gemensamma forskningssatsningar på lång sikt 3:e pedagogiska inspirationskonferensen 14