과학교육에서 Python을 이용한 기호연산, 시각화, 그리고 확률적 시뮬레이션의 활용방안
Application of Symbolic Computation, Visualization, and Stochastic Simulation by using Python in Science Education
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최근 국내외에서는 프로그래밍 언어 교육을 의무화하는 사례가 빠르게 증가하고 있다. 우리나라의 경우도 내년부터 시행되는 2015 개정 교육과정에서 초․중등학교의 프로그래밍 언어 교육 의무화가 결정되었다. 과학교육에서도 이러한 변화에 대비하기 위한 연구의 필요성이 대두되고 있지만, 아직 국내에서는 관련 연구가 미비한 편이다. 본 연구는 여러 프로그래밍 언어 중 최근 과학 분야에서 가장 각광받고 있는 무료 프로그래밍 언어인 Python을 이용하여 여러 과학교과에서 기호연산, 시각화, 그리고 확률적 시뮬레이션의 활용방안에 대해 알아보았다. 이를 위해 물리학, 화학, 생명과학의 세 가지 사례에 대해 기호연산과 확률적 시뮬레이션을 수행하였으며, 그 결과를 다양한 방식으로 시각화하였다. 연구결과에서 제시된 모든 코드는 프로그래밍 언어에 대한 배경지식이 부족한 일반 독자들도 활용할 수 있도록 자세한 설명을 첨부하였다.
Abstract
In recent years, there has been a rapid increase in cases of mandatory programming language education at domestic and abroad. Also, in Korea, the programming language education of elementary and secondary schools was decided to be mandatory in the curriculum revised at 2015, which will be implemented since 2018. Therefore, the research demands to prepare for those changes are raised in science education, whereas the related research in domestic is still insufficient. In this study we investigated how to applicate symbolic computation, visualization, and stochastic simulation in various science subjects by using Python, an open source programming language, which is the most popular programming language in science field. For this purpose, symbolic computation and stochastic simulation were performed on three cases of physics, chemistry, and life sciences and the results were visualized in various ways. All of the code presented in the study is accompanied by a detailed description to help readers who lack the background knowledge of the programming.
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