Merge branch 'rapport_prim'

Author: Oskar Lundström

Rapport/include/Diskussion.tex

@@ -24,36 +24,12 @@ \chapter{Diskussion}\label{cha:disk}
 
 \section{Genomförandediskussion}
 
-Under projektets genomförande har det gjorts flera val av teorier och metoder
-att använda. Självklart behöver inte dessa val vi gjorde vara de bästa.
-Därför kommer vi här att kritisera dem och föreslå andra möjligheter. Närmare
-bestämt kommer utvärderingen, urvalet och Literate Haskell att diskuteras.
-
-Utvärderingen som gjordes under projektet kan kritiseras på flera sätt. För det
-första bestod testgruppen av enbart tre personer. Fler
-personer hade krävts för att få ett mindre snävt underlag. För det andra hölls
-utvärderingen under en ytterst kort tid, ungefär en timme. I början av den
-timmen såg de läromaterialet för första gången och resterande tid läste
-testgruppen igenom det. Utvärderingen hade behövt vara längre för att låta testgruppen
-i lugn och ro arbeta igenom ett par kapitel, inklusive att följa med i
-programmeringen som gjordes i läromaterialet. För det tredje var vi inte tydliga
-med vad för frågor vi ville ha svar på, utan istället noterade vi testgruppens
-spontana reaktioner. Vi ville till exempel veta om de tyckte att domänspecifika
-språk gav en rigorös struktur till fysik. Men eftersom vi inte gjorde det
-tydligt för testgruppen kunde de heller inte tänka på dessa frågor. Med tanke på
-dessa tre brister i utvärderingen är alla slutsatser dragna med utvärderingen
-som stöd ytterst osäkra.
-
-Det går även att kritisera hur urvalet av områden gick till under projektet.
-Dels kan det ha lett till att endast några få domänspecifika språk för fysik
-implementerades, se diskussionen i avsnitt~\ref{sec:fpf}. Dels skedde urvalet ur
-implementatörens perspektiv (det vill säga, vårt) och inte ur användarens
-perspektiv (studenten som ska nyttja läromaterialet). Med det menar vi att
-områden valdes utifrån hur det implementationsmässigt hängde ihop, till exempel
-att matematisk analys är grunden till flera tillämpningar. Istället hade områden
-kunnat väljas utifrån de fysikaliska problem studenter ska lösa i Fysik för
-ingenjörer, till exempel lutande plan, block och talja eller momentjämvikt, och
-utifrån det utforma domänspecifika språk.
+Under projektets genomförande har det gjorts flera val av teorier och metoder att använda. Självklart behöver inte dessa val vi gjorde vara de bästa. Därför kommer vi här att kritisera dem och föreslå andra möjligheter. Närmare bestämt kommer utvärderingen, urvalet och Literate Haskell att diskuteras.
+
+Utvärderingen som gjordes under projektet kan kritiseras på flera sätt. För det första bestod testgruppen av enbart tre personer. För det andra hölls utvärderingen under en ytterst kort tid, ungefär en timme. Utvärderingen hade behövt vara längre för att låta testgruppen i lugn och ro arbeta igenom ett par kapitel, inklusive att följa med i programmeringen som gjordes i läromaterialet. För det tredje var vi inte tydliga med målet med utvärderingen, nämligen om de tyckte det var meningsfullt att lära ut fysik med hjälp av domänspecifika språk. Det gjorde att de heller inte kunda tänka på dessa frågor. Med tanke på dessa tre brister i utvärderingen är alla slutsatser dragna med utvärderingen som stöd ytterst osäkra.
+
+Det går även att kritisera hur urvalet av områden gick till under projektet. Dels kan det ha lett till att enbart två domänspecifika språk för fysik implementerades (dimensioner och partikelmekanik). Dels skedde urvalet ur implementatörens perspektiv (det vill säga, vårt) och inte ur användarens perspektiv (studenten som ska nyttja läromaterialet). Med det menar vi att områden valdes utifrån hur det implementationsmässigt hängde ihop, till exempel att matematisk analys är grunden till flera tillämpningar. Istället hade områden kunnat väljas utifrån de fysikaliska problem studenter ska lösa i Fysik för ingenjörer, till exempel block och talja eller momentjämvikt, och utifrån det utforma domänspecifika språk.
+
 % De olika sätten att tänka vid val av
 % områden skiljer sig åt och mest fokus under projektet har lagts på
 % implementationsperspektivet. Visserligen gjordes enstaka försök att tänka på det
@@ -62,23 +38,7 @@ \section{Genomförandediskussion}
 % detta tankesätt grundligare än vad vi gjort, istället för att avfärda det som
 % ett svårare sätt att gå till väga.
 
-\textbf{Kortfatta}
-
-Till sist kan vi kritisera den allmänna metoden som valdes för utformningen av
-läromaterialet, nämligen att skriva varje kapitel som en lång, sammanhängande,
-löpande text. Lärotexten har skrivits som en berättelse om hur ett
-domänspecifikt språk kan implementeras eller tillämpas för olika fysikaliska
-områden. Nackdelen är att det blir en passiv inlärning, läsaren visas hur det kan göras utan att försöka så mycket själv. Visserligen har övningar inkluderats
-i läromaterialet, och läsaren uppmuntras till att implementera koden parallellt, men det
-riskerar ändå att bli en passiv inlärning. Valet att använda Literete
-Haskell har definitivt bidragit till dessa passiva tendenser. Literate Haskell är
-inget annat än en vanlig programfil fast mer väldokumenterad, som i projektets fall varit färdiga implementationer av domänspecifika språk. Det kan till och med vara så att Literate
-Haskell är sämre än ``bara'' Haskell, med avseende på aktivt lärande, då det är
-enklare att ändra och experimentera med en programfil utan dokumentation som är i vägen. Under
-projektets genomförande hade det därför varit av intresse att undersöka
-alternativa sätt att utforma lärotexten som uppmuntrat ett mer aktivt lärande.
-Det hade till exempel kunnat vara att presentera idén bakom fysikaliska
-dimensioner, och sedan låta studenten själv skapa implementationen. En fingervisning i form av ett enkelt exempel på en möjlig lösning kan vara ett sätt att göra detta.
+Till sist kan vi kritisera den allmänna metoden som valdes för utformningen av läromaterialet, nämligen att skriva varje kapitel som en löpande text om hur ett domänspecifikt språk implementeras eller tillämpas. Nackdelen är att det blir en passiv inlärning, även om det till en viss utsträckning finns övningar och läsaren uppmuntras implementera koden parallellt. Literate Haskell har definitivt bidragit till dessa passiva tendenser. Literate Haskell är en programfil som är väldigt väl beskriven hur programmet fungerar, vilket leder till att man ser den som en text att läsa istället för ett program att köra och experimentera med. Under projektets genomförande hade det därför varit av intresse att undersöka alternativa sätt att utforma lärotexten som uppmuntrat ett mer aktivt lärande. Det hade till exempel kunnat vara att presentera idén bakom fysikaliska dimensioner, och sedan låta studenten själv skapa implementationen. En fingervisning i form av ett enkelt exempel på en möjlig lösning kan vara ett sätt att göra detta.
 
 \section{Resultatdiskussion}\label{sec:res_disk}
 
@@ -222,18 +182,9 @@ \subsection{Lämpliga områden för domänspecifika språk}\label{sec:lampligt}
 
 \subsection{Domänspecifika språk, fysik och pedagogiska aspekter}\label{sec:bara_fysik}
 
-En del av projektets mål är att diskutera huruvida det finns en pedagogisk nytta
-i att kombinera fysik och domänspecifika språk. Denna fråga diskuteras nedan.
+En del av projektets mål är att diskutera huruvida det finns en pedagogisk nytta i att kombinera fysik och domänspecifika språk. Denna fråga diskuteras nedan.
 
-Domänspecifika språk kan betraktas som ``tools for thinking''\footnote{Uttryckt
-i Patrik Janssons egna ord, föreläsare i kursen DSLsofMath.}. Med det
-menas att domänspecifika språk kan användas till att strukturera ett område så
-att det blir enklare att få en överblick och
-förstå det. Dimensioner i läromaterialet är ett exempel på
-detta, se även avsnitt~\ref{sec:grund_impl}. Där konstateras att en godtycklig
-dimension kan skrivas som de sju grunddimensionerna med tillhörande exponenter.
-Det strukturerade sättet som dimensionerna sen beskrivs på ger förhoppningsvis
-ett enklare sätt att se på dem, vilket vi själva tycker är meningsfullt.
+I samband med fysik finns några fördelar med att integrera domänspecifika språk. Domänspecifika språk kan betraktas som ``tools for thinking''\footnote{Uttryckt i Patrik Janssons egna ord, föreläsare i kursen DSLsofMath.} och ger ett nytt perspektiv på fysik och ger den \textit{struktur}. Dimensioner är ett exempel på detta, se avsnitt~\ref{sec:res_dim}. Där konstateras att en godtycklig dimension kan skrivas som de sju basdimensionerna med tillhörande exponenter, vilket kanske inte är så man brukar se på dimensioner, men som ger dem en väldefinierad struktur. Domänspecifika språk bidrar även med \textit{rigorösitet} till fysik. Enbart de definierade operationerna går att använda, vilket leder till att genvägar i fysikaliska beräkningar inte går att göra på det sätt som är möjligt vid räkning med papper och penna. Detta tyckte även Åke Fäldt var en bra aspekt, se avsnitt~\ref{sec:res_ake}. Med hjälp av domänspecifika språk är det dessutom möjlighet att väcka \textit{intresse} för fysik. En student som inte är intresserad av fysik kanske skulle bli det om fysik presenteras i samband med Haskell och domänspecifika språk, där paralleller mellan dem visas. Denna tanke stöds även av testgruppen\footnote{Eftersom utvärderingen med testgruppen var väldigt kort är det dock svårt att dra några säkra slutsatser.}, se avsnitt~\ref{sec:res_test}
 
 År 2016 genomfördes ett kandidatarbete på Chalmers liknande
 detta~\cite{kandidat2016}. Det kandidatarbetet resulterade också i ett
@@ -251,47 +202,80 @@ \subsection{Domänspecifika språk, fysik och pedagogiska aspekter}\label{sec:ba
 verktyg som ska användas för detta är inte lika uppenbar. Vi hävdar att
 domänspecifika språk är ett sådant verktyg.
 
-En annan aspekt är att när de domänspecifika språken används till fysikalisk
-problemlösning måste det ske enligt de regler som ställdes upp när de
-domänspecifika språken definierades. Det går med andra ord inte att fuska och ta
-genvägar i beräkningarna. Detta tankesätt tycker Fäldt, se
-avsnitt~\ref{sec:res_ake}, är en mycket bra aspekt som förmedlas med att
-presentera fysik på detta sätt. Studenten skolas in i att tänka i rigorösa och
-kompletta banor.
-
-Ett probem med användingen av våra domänspecifika språk är att problemlösining
-inte alltid är helt strukturerad och rigorös. Den kreativa problemlösning som en
-student kan utföra med papper och penna, utan att tänka på dimensioner och typer
-kan ej fångas upp med vår implementation, där misstag direkt straffas med
-kompileringsfel. Dock kan vår implementation vara behjälplig när en student väl
-ska testa sin lösning och vill ta reda på vilka misstag som gjorts.
-
-Hittills har domänspecifika språk framförts som ett sätt att strukturera fysik.
-Men läromaterialet har även haft två andra drag förutom domänspecifika språk,
-nämligen ett lättillgängligt språk och en noggrann genomgång av koncept.
-
-Genom att enbart ha fokus på fysik är det möjligt att fysiken i sig förklarats
-bättre än vad den gör nu. Ett läromaterial om renodlad fysik med ett lättsamt
-språk och noggrann förklaring av koncepten hade säkert varit uppskattat, det
-sätt som Khan Academy behandlar fysik är ett sådant exempel~\cite{khan} som är
-mycket uppskattat. En annan fördel hade varit att en större målgrupp kan nås.
-Men då förlorar vi de saker domänspecifika språk bidrar med, nämligen det som
-diskuterats ovan: att ge struktur och att lära ut ett rigoröst tankesätt.
-Även relevansen och den \textit{intresseväckande}
-potentialen kan förloras för datastudenter om programmeringsaspekterna
-försvinner från läromaterialet. Denna
-tanke stöds även av att testgruppen tyckte läromaterialet var ett intressant sätt
-att presentera fysik på och att vi var inne på rätt spår i vår utformning av
-läromaterialet\footnote{Eftersom utvärderingen med
-testgruppen var väldigt kort är det dock svårt att dra några säkra slutsatser.},
-se avsnitt~\ref{sec:res_test}
-
-På detta sätt tror vi att vårt läromaterial med fördel kan integreras i
-traditionell fysikundervisning och på så sätt fånga upp de delar domänspecifika
-språk gör bra i fysik: strukturera, uppmuntra rigorös problemlösning och väcka
-intresse. Men samtidigt förlita sig på traditionella metoder till stor del i
-bland annat problemlösning och inte låta fokuset glida för långt från fysik till
-domänspecifika språk.
+Det finns dock problem med att använda domänspecifika språk till att lära ut fysik. Ett problem är att den kreativa problemlösning som ingår är fysik är svår att fånga upp i domänspecifika språk\footnote{Enligt oss, och vi vet inte hur det skulle kunna göras.}. Ett annat problem är att det finns risk att fokus glider från fysik till domänspecifika språk. Ett läromaterialet om renodlad fysik med ett lättsamt språk och noggrann förklaring av koncepten hade säkert varit mycket uppskattat, det sätt som Khan Academy~\cite{khan} beskriver fysik är ett sådant exempel. En större målgrupp hade också kunnat nås då.
+
+Avslutningsvis tror vi att domänspecifika språk med fördel kan integreras i traditionell fysikundervisning och på så sätt fånga upp de delar domänspecifika språk gör bra i fysik: strukturera, uppmuntra rigorös problemlösning och väcka intresse. Men samtidigt förlita sig på traditionella metoder till stor del i bland annat problemlösning och inte låta fokuset glida för långt från fysik till domänspecifika språk.
+
+%En del av projektets mål är att diskutera huruvida det finns en pedagogisk nytta
+%i att kombinera fysik och domänspecifika språk. Denna fråga diskuteras nedan.
+
+%Domänspecifika språk kan betraktas som ``tools for thinking''\footnote{Uttryckt
+%i Patrik Janssons egna ord, föreläsare i kursen DSLsofMath.}. Med det
+%menas att domänspecifika språk kan användas till att strukturera ett område så
+%att det blir enklare att få en överblick och
+%förstå det. Dimensioner i läromaterialet är ett exempel på
+%detta, se även avsnitt~\ref{sec:grund_impl}. Där konstateras att en godtycklig
+%dimension kan skrivas som de sju grunddimensionerna med tillhörande exponenter.
+%Det strukturerade sättet som dimensionerna sen beskrivs på ger förhoppningsvis
+%ett enklare sätt att se på dem, vilket vi själva tycker är meningsfullt.
+
+%År 2016 genomfördes ett kandidatarbete på Chalmers liknande
+%detta~\cite{kandidat2016}. Det kandidatarbetet resulterade också i ett
+%läromaterial, skillnaden är att det arbetet behandlade signallära. Grundidén är
+%dock densamma: att använda domänspecifika språk för att ge struktur till ett
+%annat område.
+
+%\textbf{TODO: Hur fick det för den gruppen?}
+
+%Detta tycker vi visar på att det finns ett
+%akademiskt intresse för att använda domänspecifika språk i syfte att lära ut,
+%och att idén som vi presenterar i denna rapport även går att applicera på
+%andra områden. Nyttan att strukturera upp områden i väl avgränsade och
+%tydligt definierade delar kanske anses som uppenbar, men frågan om vilket
+%verktyg som ska användas för detta är inte lika uppenbar. Vi hävdar att
+%domänspecifika språk är ett sådant verktyg.
+
+%En annan aspekt är att när de domänspecifika språken används till fysikalisk
+%problemlösning måste det ske enligt de regler som ställdes upp när de
+%domänspecifika språken definierades. Det går med andra ord inte att fuska och ta
+%genvägar i beräkningarna. Detta tankesätt tycker Fäldt, se
+%avsnitt~\ref{sec:res_ake}, är en mycket bra aspekt som förmedlas med att
+%presentera fysik på detta sätt. Studenten skolas in i att tänka i rigorösa och
+%kompletta banor.
+
+%Ett probem med användingen av våra domänspecifika språk är att problemlösining
+%inte alltid är helt strukturerad och rigorös. Den kreativa problemlösning som en
+%student kan utföra med papper och penna, utan att tänka på dimensioner och typer
+%kan ej fångas upp med vår implementation, där misstag direkt straffas med
+%kompileringsfel. Dock kan vår implementation vara behjälplig när en student väl
+%ska testa sin lösning och vill ta reda på vilka misstag som gjorts.
+
+%Hittills har domänspecifika språk framförts som ett sätt att strukturera fysik.
+%Men läromaterialet har även haft två andra drag förutom domänspecifika språk,
+%nämligen ett lättillgängligt språk och en noggrann genomgång av koncept.
+
+%Genom att enbart ha fokus på fysik är det möjligt att fysiken i sig förklarats
+%bättre än vad den gör nu. Ett läromaterial om renodlad fysik med ett lättsamt
+%språk och noggrann förklaring av koncepten hade säkert varit uppskattat, det
+%sätt som Khan Academy behandlar fysik är ett sådant exempel~\cite{khan} som är
+%mycket uppskattat. En annan fördel hade varit att en större målgrupp kan nås.
+%Men då förlorar vi de saker domänspecifika språk bidrar med, nämligen det som
+%diskuterats ovan: att ge struktur och att lära ut ett rigoröst tankesätt.
+%Även relevansen och den \textit{intresseväckande}
+%potentialen kan förloras för datastudenter om programmeringsaspekterna
+%försvinner från läromaterialet. Denna
+%tanke stöds även av att testgruppen tyckte läromaterialet var ett intressant sätt
+%att presentera fysik på och att vi var inne på rätt spår i vår utformning av
+%läromaterialet\footnote{Eftersom utvärderingen med
+%testgruppen var väldigt kort är det dock svårt att dra några säkra slutsatser.},
+%se avsnitt~\ref{sec:res_test}
+
+%På detta sätt tror vi att vårt läromaterial med fördel kan integreras i
+%traditionell fysikundervisning och på så sätt fånga upp de delar domänspecifika
+%språk gör bra i fysik: strukturera, uppmuntra rigorös problemlösning och väcka
+%intresse. Men samtidigt förlita sig på traditionella metoder till stor del i
+%bland annat problemlösning och inte låta fokuset glida för långt från fysik till
+%domänspecifika språk.
 
 \section{Vidareutvecklingsmöjligheter och behov av ytterligare kunskap}
 
@@ -358,6 +342,8 @@ \section{Etiska aspekter}
 Valet att skriva på engelska har också att göra med tillgängligheten. Fler kan
 engelska än svenska. På detta sätt kan läromaterialet komma fler till gagn.
 
+En möjlig negativ etisk aspekt är förstås att enbart studenter som kan Haskell kan dra nytta av detta läromaterial. Om det skulle integreras i traditionell fysikundervisning som ett frivilligt extramaterial skulle vissa studenter få sämre möjligheter att lära sig. Även om en introduktion till Haskell inkluderats i fysikkursen är det tveksamt huruvuda de studenter som inte kunde Haskell sedan innnan skulle kunna tillgodogöra sig innehållet.
+
 % Angående ambitionerna att upplevelsen av materialet är ämnad att
 % vara rolig, så är det mer tillgängligt för elever som kanske inte hade orkat
 % läsa en akademisk lärobok. Även om kvalitén i en akademisk lärobok kan vara hög,