H χρήση του λογισμικού Mathematica® στη μοντελοποίηση φυσικοχημικών φαινομένων. Εφαρμογές στη διδασκαλία της Χημείας
Creators: name: Κουμπιά, Σωτηρία Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Mathematica
Χημική Εκπαίδευση
Φυσικοχημικά φαινόμενα
Chemistry Education
Physicochemical Phenomena

description: Η σημασία των ψηφιακών μέσων στην εκπαίδευση είναι ένα καλά αναγνωρισμένο γεγονός. Τα συστήματα υπολογιστικής άλγεβρας CAS διευκολύνουν την κατασκευή εικονικών πειραμάτων και εργαλείων εικονικής προσομοίωσης, τα οποία βασίζονται σε προσομοιώσεις μέσω υπολογιστή και συμβάλλουν θετικά στην εκπαιδευτική διαδικασία. Το λογισμικό Wolfram Mathematica® είναι υψηλής απόδοσης λογισμικό CAS, το οποίο έχει ήδη τεράστια συμβολή στην εκπαίδευση και προσφέρει πληθώρα πλεονεκτημάτων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε βιβλιογραφική ανασκόπηση για τη συμβολή του λογισμικού Wolfram Mathematica® στη Χημική Εκπαίδευση με επίκεντρο της έρευνας τις εφαρμογές του λογισμικού στη μελέτη των Φυσικοχημικών Φαινομένων. Στόχος της έρευνας ήταν η ανάδειξη του Mathematica ως εργαλείο το οποίο μπορεί να υποστηρίξει την ανάπτυξη εικονικών εργαστηρίων για την ολιστική αντιμετώπιση των προβλημάτων και την διδασκαλία της Φυσικοχημείας σε όλα τα εκπαιδευτικά επίπεδα. Τα αποτελέσματα της έρευνας υποδεικνύουν ότι η χρήση του Mathematica στην Χημική Εκπαίδευση είναι αξιοσημείωτη και αφορά κυρίως, την επίλυση εξισώσεων (αλγεβρικών, διαφορικών), το χειρισμό πινάκων και διανυσμάτων, την κατασκευή πολλών ειδών γραφημάτων και την οπτικοποίηση φαινομένων. Έχει ενσωματωθεί κατά κόρον ως εκπαιδευτικό εργαλείο στην εκπαιδευτική διαδικασία, είτε ως αποκλειστικό/κύριο είτε ως επικουρικό μέσο, αλλά πάντα αποτέλεσε αναπόσπαστο κομμάτι της. Με αποτέλεσμα, το λογισμικό Mathematica να αποτελεί ιδανικό λογισμικό για τη μοντελοποίηση Φυσικοχημικών Φαινομένων. Τέλος, πραγματοποιήθηκε πρόταση για περαιτέρω έρευνα βάσει της ερευνητικής εμπειρίας από την εντρύφηση στο επιστημονικό αντικείμενο των εφαρμογών του Mathematica στη Χημική Εκπαίδευση, με σκοπό χρησιμοποίηση στο έπακρο των δυνατοτήτων του λογισμικού και την εξέλιξη της επιστημονικής μελέτης, στο πλαίσιο ανάπτυξης υβριδικών εργαστηρίων για την ολιστική προσέγγιση των Φυσικοχημικών Φαινομένων.
description: The importance of virtual tools in education is a well-recognised fact. Computer algebra systems (CAS) facilitate the construction of virtual experiments and virtual simulation tools, which are based on computer simulations and make a positive contribution to the educational process. Wolfram Mathematica® software is a high-performance CAS software, which has already contributed highly to education and offered a wealth of advantages. In this thesis, a literature review on the contribution of Wolfram Mathematica® software in Chemical Education was conducted focusing on the software’s applications in Physicochemical Phenomena. The aim of the research was to highlight Mathematica as a tool that can support the development of virtual laboratories for the physical chemistry’s holistic problem solving and the teaching at all educational levels. The results of the survey indicate that the use of Mathematica in Chemical Education is remarkable and mainly involves solving equations (algebraic, differential), manipulating matrices and vectors, constructing many kinds of graphs and visualization phenomena. It has been widely integrated as an educational tool in the educational process, either as an exclusive/primary or an auxiliary tool, but it has always been an integral part of it. As a result, Mathematica software is an ideal software for modeling Physicochemical Phenomena. Finally, a proposal for further research was developed based on the research experience from the immersion in the scientific field of Mathematica applications in Chemical Education, with the aim of using the full potential of the software and the development of scientific study, in the context of developing hybrid laboratories for a holistic approach to Physicochemical Phenomena.