Výuka v době post-COVID-19 a jak využít nabídku online kurzů

Výuka je většinou individualizována, každý si může do jisté míry zohlednit své potřeby. Může jet svým tempem. Mnoho materiálů je online a je škoda toho nevyužít. Každý se může samostatně dostat se na vyšší úroveň, než nabízí základní kurzy na univerzitě. V souvislosti s distanční výukou spousta kurzů vznikla a také jsme se naučili brát distanční vzdělávání jako skoro rovnocennou alternativu k presenčnímu vzdělávání. Můžete se sami naučit dovednosti, které rozšíří to co znáte z ostatních předmětů, nebo tuto problematiku doplní, nebo vám dají do ruky nové nástroje.

Jak to vidím já? Co bych radil, abyste se doučili? V době úžasných simulací a skvělých nástrojů, které pomalu myslí za nás, je snadné upadnout rutiny využívání těchto nástrojů a nevěnovat se základním poznatkům. Ale tak jako v cizím jazyce bez znalosti skloňování a časování nedáme dohromady smysluplnou větu a těžko chápeme sdělený text, bez znalosti základních principů jen těžko plně pochopíme, co se děje v materiálu za různých vnějších podmínek. Naštěstí je k dispozici spousta zdrojů, kde je možné se tyto věci doučit. Pokud nepotřebujete certifikát o absolvování, bývají tyto kurzy zdarma.

Mechanické namáhání

Mechanické chování dřeva se těžko dá do detailů pochopit bez základů teorie namáhání materiálů. Pro pochopení toho, jak se dřevo chová při mechanickém namáhání, je vhodné absolvovat nějaký kurz zaměřený na tuto problematiku od úplných základů.

Prof. Lorna Gibson je přední odborník na mechanické chování buněčných materiálů. Kurzy pro prestižní univerzitu MIT má k dispozici na platformě edx.org. Tyto kurzy je možné si spustit kdykoliv a studovat vlastním tempem. Úvodní kurz je Mechanical Behavior of Materials, Part 1: Linear Elastic Behavior. Její kurz může být skvělým doplněním toho, co jste slyšeli o této problematice na fakultě. Nikdy neškodí více úhlů pohledu. Výpočty tam nějaké jsou, ale matematická náročnost je, přesto že toto je top na žebříčku mých favoritů, v podstatě nulová. Násobení a dělení, v dalších pokračováních něco málo ze světa matic, ale i to málo se dá v případě nutnosti odstínit pomocí geniálních inženýrských metod jako je Mohrova kružnice.

Bude se hodit každému, kdo se zabývá mechanickým namáháním. Dřeva nebo čehokoliv jiného.

Transport

Pro řadu situací je zásadní pochopení toho, co se děje s teplem ve dřevě nebo v krajině, případně co se děje s vodou ve dřevě nebo pod zemí. Toto je však těžké a pouze povrchní, pokud nerozumíme transportním dějům od samých základů jejich popisu. A pokud jim rozumíme, je již naopak snadné modelovat tok tepla, chování vody v materiálu nebo cokoliv jiného, co je založeno na podobných principech. Obecně libovolný transportní děj.

Transportem se rozumí jakékoliv děje, které přenáší látku či energii. Matematický popis je postaveny na difuzní rovnici. Aparát je už více matematický než předchozí kurzy prof. Gibson, ale na edx.org si každý jednotlivec určitě najde level, který mu bude vyhovovat. Obecně hledejte kurzy nabízené kvalitními technikami typu MIT (Massachusetts Institute of Technology), TU Delft (Delft University of Technology), Harvard, … Mě se líbily například The Basics of Transport Phenomena z TU Delft a Analysis of Transport Phenomena I: Mathematical Methods z MIT. Oba můžete začít kdykoliv, buď si kurz spustit, nebo si prohlédnout jeho archivovanou verzi.

Zjednodušeně řešeno, znalosti použijete minimálně všude tam, kde studujeme, co se děje s vodou nebo s teplem v přírodě. Bude se hodit každému, kdo se zabývá transportem látky či energie materiálem nebo prostředím obecně. V tomto divném slovním spojení je obsaženo sušení dřeva, tepelné namáhání dřeva, vedení tepla v krajině, tepelná pohoda ve městech, proudění vody v podzemí, pohyb sedimentů ve vodních tocích, předpovídání počasí, prostorové šířením nemoci, prostorové šířením invazních druhů, šíření rozsáhlých požárů. Aplikace jsou všude, kde je něco v pohybu.

Na naší úrovni (potřeba pochopení principů transportu v přírodě) nejsou vhodné kurzy určené studentům matematicko-fyzikálních studijních programů, ale tyto kurzy by Vás stejně odradily už při prvním pohledu na učební materiály.

Výpočty, zpracování dat

Na základní výpočty máme online nástroje jako Wolfram Alpha, na základní zpracování dat Excel. To je však jenom takové “šolíchání”. V praxi bude dat stále více a je nutné mít schopnost pracovat s obrovskými objemy dat, které Excel třeba ani nenačte. Je potřeba mít schopnost zopakovat stejnou analýzu pro jiná data tisíckrát, aniž by člověk musel tisíckrát reprodukovat klikání v Excelu. U netriviálních projektů s rozbitým výpočtem je snazší mít před sebou jasně sepsanou sadu instrukcí a v nich hledat případnou chybu, než se snažit vykoumat, kde se během klikání v tabulkovém procesoru někdo lehce ukliknul.

Naučte se skriptovací nástroje pro výpočty a zpracování dat. Pokud si myslíte, že si vystačíte se statistikou, naučte se jazyk R. Pokud myslíte, že budete potřebovat něco více (manipulaci s tabulkami, výpočty, řešení rovnic, simulace) naučte se raději Python a knihovny Pandas, NumPy, SciPy. Pro symbolické výpočty ještě SymPy. Tyto knihovny obsahují všechno co si člověk může představit pro numerické modelování a zpracování nebo vizualizaci dat. Na webu je spousta ukázek a hotových kurzů, stačí si vybrat podle svých ambic a potřeb. Všechny zmíněné nástroje můžete používat zdarma v cloudu prostřednictvím webového prohlížeče, tj. bez nutnosti instalace na konkrétní počítač.

Jste-li fanoušci průmyslových aplikací, využijte toho, že během studia na MENDELU máte přístup k licenci programu Matlab. Volně šiřitelná a velmi kompatibilní alternativa Matlabu je Octave.

Můžete začít s ukázkami postahovanými z webu, nebo s kurzy na serveru root.cz

• R
• Pandas
• Octave, funguje i pro Matlab
• Jupyter - mnoho nástrojů v jednom zápisníku na webu, bez nutnosti instalace na lokální počítač (viz. osmá kapitola)

Prezentace dat

Výpočty jsou hotovy, data zpracována a je nutno je odprezentovat nebo předat dál. Je dost trapné, pokud prezentovaná rovnice či vztah jsou v této prezentaci vloženy jiným fontem, jsou kostrbaté jako bitmapový obrázek a evidentně jsou v prezentaci jako nějací cizinci. Naučte se psát matematické výrazy jako člověk, který s těmito výrazy běžně žije - naučte se typografický systém LaTeX, resp. jeho podmnožinu věnovanou matematickým výrazům. Tady dejte pozor na kurzy věnované sáhodlouhé problematice nastavení vlastností dokumentů a podobně. To jsou věci dvacet let staré, to potřebovat nebudete. Budete asi používat MS Word pokud píšete článek do tisku a WordPress nebo Drupal, pokud píšete článek pro web. V těchto programech či systémech využijete LaTeX na matematiku, protože v tom je LaTeX nejlepší, a vše ostatní si řídí základní program. Například pokud píšete ve Wordu, můžete prohlédněte si ukázku použití LaTeXové notace ve Wordu v ukázkovém videu. Zkoušejte si, pište, cvičte. Pokud nevíte, ptejte se na diskusních fórech. Kdo jste můj bývalý student, napište klidně i mě :)