Wolfram Mathematica a Wolfram Alpha

Vloženo dne 24. 10. 2019, autor Fričová Viktorie.

Učivo

katalog - vyhledávání, výrazy s proměnnými, rovnice a nerovnice

Očekávaný výstup

Žáci se seznámí s možnostmi Wolfram Mathematica a WolframAlpha v matematice a fyzice, žák řeší úlohy z matematiky a fyziky pomocí programu Wolfram Mathematica a WolframAlpha, žáci vyhledávají informace pomocí WolframAlpha, žáci vhodně používají program Wolfram Mathematica v dalších předmětech.

Popis

Obsah hodiny s popisem použití “moderních metod”

Téma hodiny - Wolfram Mathematica
Cílem hodiny - Žáci se seznámí s možnostmi Wolfram Mathematica a WolframAlpha v matematice a fyzice, žák řeší úlohy z matematiky a fyziky pomocí programu Wolfram Mathematica a WolframAlpha, žáci vyhledávají informace pomocí WolframAlpha, žáci vhodně používají program Wolfram Mathematica v dalších předmětech.
Evokace - Žáci v rámci hodin matematiky řeší rovnice a nerovnice, obdobně v rámci hodin fyziky prošlitématem kinematika pohybu.

Průběh hodiny:

● Rozdání notebooků (5 min)
● WolframAlpha - žáci se seznámí s různými podobami WolframAlpha (15-25 min)

○ WolframAlpha jako webová stránka - www.wolframalpha.com 
○ První vstupy WolframAlpha

■ 1+1
■ solve x+y=1,x-y=2
■ temperature prague 1980-2010
■ iss now
■ gold
■ h2so4
■ gpd china
■ debt usa

○ WolframAlpha Pro
○ WolframAlpha jako aplikace pro mobily a tablety
○ WolframAlpha a Wolfram Mathematica

■ Vstupy WolframAlpha - zadaní předchozích dotazů pro WolframAlpha v programu
■ Free Form

● Wolfram Mathematica - žáci se seznámí s programem Wolfram Mathematica (15-25 min)

○ úvodní seznámení s programem - Úvod úplní začátečníci, dostupné on-line na http://www.radim-kusak.net/wp-content/uploads/2012/03/uvod-uplni-zacatecnici.zip 

● Řešení rovnic pomocí programu Wolfram Mathematica (35min)

○ Žáci se seznámí s příkazy Solve a Reduce
○ Žáci řeší rovnice v různých číselných oborech
○ Žáci řeší kalorimetrickou rovnici a příklady o pohybu
○ kromě výkladu učitele mohou žáci využít materiál k řešení rovnic dostupný on-line na http://utf.mff.cuni.cz/~kusak/mathematica_pro_ucitele/02_-_rovnice_a_nerovnice/rovnice_a_nerovnice.nb, případně nápovědu programu, která je v angličtině Wolfram Mathematica

● Odeslání vytvořených notebooků (souborů programu Wolfram Mathematica) vyučujícímu (5 min)
● Diskuse o Wolfram Mathematice (5-10 min)
● Vybrání notebooků (5 min)

Reflexe - Žáci odešlou vytvořenou práci na e-mail vyučujícího. V rámci diskuse zhodnotí WolframAlpha a program Wolfram Mathematica a jejich přínos.

Zpětná vazba z hodiny

(co se povedlo, co se nepovedlo, je to zopakovatelné, jaké se objevily problémy)
Už při práci s WolframAlpha žáci žasli nad jejími možnostmi a někteří už si aplikaci rovnou stahovali do mobilních telefonů. Wolfram Mathematica už byla pro žáky náročnější, protože bylo potřeba dodržovatpřesnou syntax programu. Tomuto problému jsme se pro jednoduché příkazy vyhnuli pomocí generováníkódu pomocí Free Form zápisu, který se interpretuje pomocí WolframAlpha

Problémy a rizika

Tato hodina byla krásnou ukázkou toho, že řadu věcí už v matematice a fyzice a dalších předmětech děláme “zbytečně”. Proto stojí za to si dopředu rozmyslet, jaký smysl má nejen samotné počítání v matematice a fyzice, ale také i kontext a možnosti jaké WolframAlpha a Wolfram Mathematica přináší. Podle mého názoru má smysl naučit žáky obecné principy a “kuchařky” na výpočty, ale náročné úlohy už by rozhodně měl řešit počítač. V matematice nám tento přístup umožní např. řešit mnohem složitější soustavy rovnic, ve fyzice můžeme např. řešit pohyb v odporovém prostředí, případně řešit kalorimetrickou rovnici i s kapacitou kalorimetru, případně i dalšími tepelnými ztrátami. Druhým problémem bylo připojení k internetu, které bylo pomalé, a proto se výstupy WolframAlpha zobrazovaly velmi pomalu jak v prohlížeči, tak programu Wolfram Mathematica.

Doporučení, zhodnocení

Programy typu CAS - Computer Algebra Systems, jako je Wolfram Mathematica má rozhodně smysl ukázat žákům a taktéž i nechat žáky řešit úlohy, které dříve řešili ručně. V rámci 90 minut se ale dají ukázat jen opravdové základy a několik praktických ukázek