Implementació de simulacions interactives de física bàsica
La finalitat principal del projecte és millorar l'aprenentatge i la comprensió dels conceptes fonamentals de física per part de l'alumnat de primer semestre d'Enginyeria Electrònica de Telecomunicació, mitjançant la simulació interactiva i animada dels sistemes físics.
En aquest projecte implementarem simulacions interactives i animades de sistemes físics, que posarem a disposició de l'alumnat per al seu estudi.
El projecte s'emmarca en l'assignatura de primer semestre "Fonaments d'Ones, Fluids i Termodinàmica", el temari de la qual conté les matèries fonamentals de la física (mecànica, fluids, ones, termodinàmica). La comprensió d'aquestes matèries requereix l'estudi i càlcul de conceptes matemàtics abstractes (vectors, funcions, etc.) que, tanmateix, tenen una representació concreta visual. A més, la física estudia l'evolució temporal d'aquests conceptes, és a dir, que la representació idònia és una imatge que canvia amb el temps: una animació.
P.ex. la velocitat d'un mòbil és (matemàticament) un vector que depèn del temps, aquest vector es pot representar com una figura d'una fletxa en la direcció de desplaçament del mòbil, i de longitud proporcional al mòdul de la velocitat (rapidesa). Aquest vector canvia de posició, longitud, i orientació conforme el mòbil es mou. Tradicionalment s'ha fet aquesta representació mitjançant dibuixos estàtics a la pissarra, que no pot representar fidelment aquesta situació.
Un altre exemple important son les ones: les ones son intrínsecament un procés animat, que la representació tradicional de la pissarra no pot representar fidelment.
Aquest projecte pretén millorar l'aprenentatge i la comprensió dels conceptes de l'assignatura per part de l'alumnat, mitjançant la implementació de simulacions/animacions i el seu ús a classe i en el treball autònom de l'alumnat.
L'objectiu principal és la millora de l'aprenentatge i la comprensió dels conceptes de física per part de l'alumnat.
A nivell tècnic, l'objectiu principal és disposar d'un conjunt de simulacions/animacions que estiguin a disposició de l'alumnat. Per assolir aquest objectiu és necessari:
* implementar les simulacions/animacions en programari, preferentment en programari lliure (p.ex. Python);
* allotjar aquestes simulacions/animacions en línia, preferentment buscant la seva integració en el campus virtual de la Universitat de Barcelona.
A nivell docent, l'objectiu principal és que l'alumnat utilitzi aquestes simulacions/animacions en les hores dedicades a l'aprenentatge autònom de l'assignatura. Aquest objectiu es vincula amb els següents elements del pla docent:
** Competències que es desenvolupen
- Coneixement de matèries bàsiques i tecnològiques que capacitin per a l'aprenentatge de nous mètodes i tecnologies, i que proporcionin una gran versatilitat per adaptar-se a noves situacions (personal).
> L'alumnat coneixerà i aprofundirà en una una nova eina tecnològica (programari) que podrà utilitzar després en altres matèries.
- Capacitat d'anàlisi i síntesi (instrumental).
> El fet de poder modificar les simulacions i veure l'efecte, els proporciona una eina d'anàlisi de les situacions físiques.
- Disposar dels fonaments matemàtics, físics, econòmics i sociològics necessaris per interpretar, seleccionar, valorar i crear nous conceptes, teories, usos i desenvolupaments tecnològics relacionats amb l'electrònica, les telecomunicacions i la tecnologia de la informació.
> La base de les simulacions és la seva formulació matemàtica, utilitzant i modificant les simulacions s'incideix en els fonaments matemàtics de la física, i el resultat (simulació/animació) proporciona la interpretació física. Així mateix a l'utilitzar eines de programació es desenvolupen els coneixements tecnològics relacionats amb l'electrònica, les telecomunicacions i la tecnologia de la informació.
** Objectius d'aprenentatge
Referits a coneixements
— Conèixer els fenòmens bàsics de la física clàssica.
> La visualització i manipulació de les simulacions i animacions ajudaran a comprendre els diversos fenòmens de la física clàssica.
— Entendre els conceptes fonamentals de mecànica, fluids, termodinàmica i ones, i saber-los aplicar a la resolució de problemes.
> Les simulacions i animacions incidiran en la comprensió d'aquests conceptes.
— Iniciar-se en la construcció de models i en la interpretació de resultats tant teòrics com experimentals.
> Les simulacions son un model teòric d'un concepte físic, i les animacions que fan son la interpretació física d'aquest fenomen.
