Classical Numerical Methods in Scientific Computing
本書作者:Jos van Kan, Guus Segal, Fred Vermolen
出版年份:2023
授課名稱:數值方法
書評教師:國立臺北科技大學 製科所 楊侑倫 助理教授
【總評】
整體評價:
這本書對工程和科學領域的數值方法應用提供了全面且實用的介紹,非常適合相關領域的學習者。這本書不僅回顧了基本數學概念和偏微分方程,更詳細介紹了有限差分法、有限體積法和有限元法等離散化方法,以及大型線性和非線性代數方程組的解法和時間積分方法。這些內容能有效幫助讀者理解並應用數值方法解決實際問題。雖然理論部分提供了必要的數學背景,但整體而言,這本書更偏重實用性,非常適合課堂教學或自學。
提供試用後之建議,給欲使用此參考書授課之教師:
對於有意採用這本開放式教科書(OTB)的教師,我個人建議將其作為輔助教材,搭配現有的教科書或自行編寫的講義,如此一來,課程內容會更加完整豐富。雖然這本書是開放式教科書,但它的架構其實跟市售教科書差不多,所以如果能搭配網路上的免費資源一起使用,教學效果會更好。這些線上資源包含了影音講解、互動模擬和即時測驗等,可以讓你的課堂更生動有趣,學生也能更容易吸收知識。
【分項評比】
完整性(Comprehensiveness):
這本書的內容架構雖然與市售教科書相似,但身為開放式教科書,它涵蓋了數值方法的重要主題,包括偏微分方程的基礎知識、各種數值解法及其誤差分析,以及時間依賴性偏微分方程的數值解法,提供讀者完整的學習路徑。然而,對於某些進階的數值方法,本書的討論可能不夠深入,建議讀者搭配其他參考資料來補足。
內容正確性(Content Accuracy):
這本書內容紮實,作者群多年的研究和教學經驗讓書中的方法和例子都經過了實戰洗禮。數學公式和理論推導清晰準確,搭配實際應用案例,不管是教學還是研究,這本書都值得使用。舉例來說,書中對有限差分法和有限體積法的介紹,不僅涵蓋了基本理論,還包含了實例應用,能幫助讀者更有效地理解和應用這些數值方法。
一致性(Consistency):
這本書的編排流暢,各章節之間的敘述風格一致,從基本概念到進階應用,讀起來一氣呵成。圖表和文字說明相輔相成,有效幫助讀者理解和應用數值方法。每一章節都從理論背景出發,逐步引導讀者進入具體的數值方法,並在章節末尾提供相關的練習題,幫助讀者鞏固知識。例如,書中對於有限元方法的介紹,從基本理論、具體實現到誤差分析,整體結構非常連貫,讀者能夠系統地掌握這一數值方法。
清晰性(Clarity):
書中的內容表達清晰易懂,即使是複雜的數值方法,也提供了詳細的解釋和具體的應用範例。作者在書中使用了許多實際的應用案例,讓理論內容變得更具體、更生動,幫助讀者在實際應用中靈活運用所學知識。例如,在介紹有限體積法時,書中使用了流體力學中的實例,詳細講解了如何應用這一方法來解決實際問題,讓讀者能夠更輕鬆地理解和掌握相關概念。
組織結構流暢度(Organization Structure Flow):
結構設計相當合理,從基本概念到高級應用,循序漸進地介紹了數值方法,讓讀者能逐步掌握。每個章節都包含了理論背景、數學推導和實際應用案例,並提供了練習題和參考文獻,讓整個閱讀和學習過程非常流暢。例如,書中的第1章回顧了一些基本的數學概念,第2章介紹了偏微分方程的基礎,第3章和第4章則進一步深入到有限差分法和有限體積法的具體應用,這樣的結構設計有助於讀者循序漸進地掌握數值方法。
語法誤差度(Grammatical Errors):
文字表達精準流暢,沒有明顯的語法錯誤。學生和教師在閱讀過程中不會遇到語言障礙。書中使用了標準的數學符號和術語,這些符號和術語在數值方法領域中廣泛使用。此外,書中的句子結構簡潔明瞭,段落之間銜接自然,讀者在閱讀時能夠流暢地進行知識的吸收和理解。
文化相關性(Cultural Relevance):
這本書介紹的數值方法,在科學和工程領域到處都用得到,內容符合全球學術標準,沒有什麼文化差異或偏見的問題。這些內容在不同文化背景下都是通用的,不論學生來自哪個國家或文化,這本書都能提供一致且專業的知識。
模組性(Modularity):
這本書的編排每個章節都可以獨立使用,也可以隨意調整順序,老師可以挑自己想教的章節來上課,不用照著書本的順序死板板地教。而且每個章節都是從基本概念開始,慢慢帶進入更深入的應用和實例,這種設計讓整本書的內容很有彈性。不管是老師拿來當輔助教材,還是學生自己看,都非常適合
Relevance Longevity(銜接新知之容易度-教科書內容之敘述方式、範例或時事等…):
這本書真用簡單易懂的方式介紹了數值方法的基本概念和應用,還有實例和練習題,讓學生一看就懂,輕鬆銜接新知識。這本書的內容設計也很貼心,從基礎知識到進階應用,一步一步慢慢來,不怕學生跟不上。像是書中對有限差分法的介紹,就從最基本的定義開始講起,然後慢慢進入它在實際問題中的應用,還附上詳細的練習題和解答,讓你學完馬上就能驗收成果。
Interface(介面之適用性-是否因為不同瀏覽器或不同行動載具,而格式不正確或圖片扭曲):
這本書的網頁版和 PDF 格式設計都很不錯,在各種瀏覽器上都能正常顯示。文字和圖表都很清晰,不會因為用不同裝置看就跑版或圖片歪掉。所以,不管是用電腦、平板還是手機,都能輕鬆閱讀和學習。