이공계생을 위한 파이썬 필수예제 2 - 챗GPT와 구글 코랩으로 배우는 응용수학·과학 실험

“이공계생을 위한 파이썬 필수예제 2 (ChatGPT와 구글 코랩으로 배우는 응용수학·과학 실험)”은 파이썬을 활용해 수학과 과학을 실험하고 시각화하며, 융합적 사고력과 탐구력을 기를 수 있도록 구성된 심화 코딩 실험서입니다.

이 책은 1권에서 다룬 고등학교 수학 중심의 실험을 확장하여, 정수론, 프랙탈 기하, 미분기하학, 미분방정식등 고급 수학 주제를 포함하고 있으며, 고등학교 과학 교과에서 다루는 물리, 화학, 생물, 지구과학 실험도 폭넓게 수록되어 있습니다. Google Colaboratory(코랩) 기반으로 구성되어 있어 별도의 설치 없이 인터넷만 연결되면 노트북, 태블릿, 스마트폰 등 다양한 기기에서 언제 어디서나 실습이 가능합니다.

3부 ‘응용 수학 실험’에서는 ColabTurtlePlus, Plotly를 이용한 도형 시각화, 수 이론 실험, RSA 암호화, 공간 곡선의 곡률과 비틀림, 벡터 해석, 정리(그린정리·스토크스 정리), 미분방정식의 해석적·수치적 접근 등 다양한 수학 실험이 소개됩니다.

4부 ‘과학 실험’에서는 고등학교 과학 교과서의 핵심 실험 내용을 파이썬 코드로 구현하고 시각화하여, 수업이나 탐구 주제 수행, 과세특 활동에 직접 활용할 수 있도록 실용적으로 구성되어 있습니다.



이 책은 다음과 같은 독자에게 유익합니다:

- 대학 수학을 예습하거나, 고급 수학 개념을 실험하고 싶은 고등학생

- 수학·과학 탐구 주제를 직접 코드로 구현해보고 싶은 학습자

- 수업에 바로 활용할 수 있는 시각 자료와 시뮬레이션 자료가 필요한 교사

- 프로그래밍을 통해 수학·과학 융합 교육을 실현하고자 하는 일반인



각 예제는 단계별로 설명되어 있어 프로그래밍 입문자도 쉽게 따라할 수 있으며, 이론과 실습을 넘나드는 구성으로 수학과 과학을 더욱 생생하게 체험할 수 있습니다. 이 책은 단순한 문법 중심의 코딩 학습서를 넘어, 복잡한 개념을 눈으로 보고, 손으로 실험하며, 깊이 있게 탐구하는 데 최적화된 길잡이입니다. 파이썬은 단지 도구가 아니라, 인공지능 시대를 살아갈 이공계생에게 사고를 구현하는 언어가 되어 줄 것입니다.



머릿말

21세기는 인공지능과 데이터 중심의 시대입니다. 이러한 시대적 흐름 속에서 수학적 사고력과 프로그래밍 역량은 더 이상 선택이 아닌 필수 요소가 되었습니다. 문제를 논리적으로 해결하고, 데이터를 해석하며, 실험을 시각화하는 능력은 이공계뿐 아니라 다양한 분야에서 점점 더 중요해지고 있습니다.

“이공계생을 위한 파이썬 필수예제 2 (ChatGPT와 구글 코랩으로 배우는 응용수학·과학 실험)”은 이 시대적 요구에 부응하여, 정수론·프랙탈·미분기하학·미분방정식 등 고급 수학 개념과 물리·화학·생물·지구과학 등의 실험적 탐구 활동을 파이썬으로 구현하고 시각화하는 코딩 실험서를 목표로 집필되었습니다.

이 책은 Google Colaboratory(코랩) 환경을 기반으로 하여, 별도의 설치 없이 웹에서 바로 파이썬을 실행할 수 있습니다. 또한 노트북은 물론, 태블릿과 스마트폰에서도 실습이 가능하도록 설계되어 있어, 장소나 장비에 구애받지 않고 언제 어디서나 학습할 수 있는 환경을 제공합니다. 프로그래밍 경험이 많지 않은 학습자도 각 예제를 따라가며 수학과 과학 개념을 단계적으로 체득할 수 있고, 파이썬을 처음 배우는 일반인에게도 다양한 실전 예제를 통해 자연스럽게 코딩 능력을 키울 수 있는 기회를 제공합니다. 특히 학생들은 이 책을 통해 이론으로만 접했던 수학과 과학 개념을 직접 실험하고 시각화하면서 더 깊이 있는 탐구 경험을 할 수 있으며, 나아가 자신만의 탐구 주제를 발전시켜 과제 수행이나 연구 활동으로도 연결시킬 수 있습니다. 또한, 게임, 알고리즘, 암호, 시뮬레이션등 창의적인 주제를 통해 프로그래밍의 즐거움과 문제 해결의 성취감을 동시에 느낄 수 있을 것입니다. 선생님들께서도 이 책에 담긴 다양한 예제를 수업 시간에 바로 활용함으로써, 학생들에게 생동감 넘치는 수업 자료와 시각적 실험 환경을 제공할 수 있습니다. 복잡한 이론도 코드로 직접 구현하고 눈으로 확인하는 과정을 통해 학생들의 흥미와 이해도를 높일 수 있을 것입니다.

이 책이 독자 여러분에게 단순한 코딩 기술을 넘어서, ‘왜 파이썬을 배워야 하는가’에 대한 명확한 이유와 실천의 방향을 제시하는 안내서가 되기를 바랍니다. 함께 코드를 실험하며 개념을 탐구하는 즐거운 여정을 지금 시작해 보시기 바랍니다.



- 출판사 추천사 -

“이 책은 고등학교 교육과정을 바탕으로, 교사들이 ChatGPT와 구글 콜랩을 활용해 파이썬 예제를 만들고, 이를 통해 학생들에게 수학적 모델링을 쉽게 지도할 수 있도록 돕는 친절한 안내서입니다. 비전문가도 부담 없이 따라할 수 있도록 중간중간 주석을 상세히 달아두었으며, 책에 수록된 예제 파일을 다운로드하여 바로 활용해볼 수도 있습니다. 이 책과 함께라면, 누구나 쉽고 재미있게 학생들과 함께하는 실습을 통해 수업을 더욱 풍부하게 만들 수 있습니다. 학생들이 직접 만드는 챗GTP로 파이썬 예제를 직접 만들 수 있는 프롬프트 가이드입니다.”