到達目標
工学分野に現れる様々な問題をモデル化し数理的に解析する技術、コンピュータを用いた数値計算・グラフ化・データ分析技術を学び、シミュレーション工学の基礎を身につける。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | シミュレーション工学における基本的な数学モデルの意義を説明でき、モデルを立て数値的に解析することができる。 | シミュレーション工学における基本的な数学モデルの意義を説明できる。 | 左記ができない。 |
| 評価項目2 | シミュレーション工学における基本的なデータ分析技術の意義を説明でき、与えられたデータから数値的に分析することができる。 | シミュレーション工学における基本的なデータ分析技術の意義を説明できる。 | 左記ができない。 |
学科の到達目標項目との関係
③専門分野に加えて基礎工学をしっかり身につけた生産技術に関る幅広い対応力
説明
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教育方法等
概要:
コンピュータを用いたシミュレーションについて、具体例を挙げながら概説する。理論面（モデル）と実用面（分析）から理解を深め、シミュレーションを用いる工学技術者に必要な知識を身につける。
授業の進め方・方法:
授業計画に示す様々な工学的問題をモデル化し、コンピュータを用いた数値計算処理・グラフ化を行い、結果を考察する。学生が自らシミュレーションを実施して解析するレポートを課すため、各自がパソコンを使ってシミュレ ーションを行い、その結果をまとめてレポートとして提出できる環境を有することが望ましい。
注意点:
状況により、感染症対策として e-ラーニング形式の遠隔講義で実施する可能性がある。
事前・事後学習、オフィスアワー
◾️事前・事後学習： 本科目は学修単位（2単位）の講義であり、講義時間以外の予習・復習に必要な標準的な学習時間（レポートや試験のための学習を含む）が60時間であるため、相応の復習とレポートへの取り組みを前提に進めます。
◾️オフィスアワー： 講義日の16:00-17:00、その他随時。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス |
本講義を受講する上で必要な知識を理解している。
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| 2週 |
シミュレーションとは |
シミュレーションの概要を理解している。
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| 3週 |
ロジスティック方程式 |
ロジスティック方程式を用いて、生態系の個体数変動をモデル化し、計算機を用いて数値的に解を求め、その振る舞いを説明することができ。
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| 4週 |
ロトカ・ヴォルテラ方程式 |
ロトカ・ヴォルテラ方程式を用いて、競争する多種生態系の個体数変動をモデル化し、計算機を用いて数値的に解を求め、その振る舞いを説明することができる。
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| 5週 |
感染症の数理モデル |
SIRモデルを用いて、感染症の流行初期を数値的に解析し、説明することができる。
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| 6週 |
マルコフ連鎖によるモデル化 |
マルコフ連鎖に基づく確率的シミュレーションを理解し、現象に適用することができる。
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| 7週 |
コンピュータによるシミュレーション解析・考察① |
第3~6週目で学んだ数理モデルをコンピュータを用いてシミュレーションすることができる。
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| 8週 |
コンピュータによるシミュレーション解析・考察② |
第3~6週目で学んだ数理モデルのシミュレーション結果を考察することができる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
シミュレーションにおけるデータ分析とは |
データ分析の意義を説明することができる。
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| 10週 |
相関分析 |
相関分析の意義を説明することができる。
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| 11週 |
線形回帰分析 |
単 / 重回帰分析の意義を説明することができる。
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| 12週 |
主成分分析 |
主成分分析の意義を説明することができる。
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| 13週 |
コンピュータによるデータ解析・考察③ |
第10~12週目で学んだ分析手法を与えられたデータに対して適用することができる。
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| 14週 |
コンピュータによるデータ解析・考察④ |
第10~12週目で学んだ分析手法を用いて与えられたデータを解析・考察することができる。
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| 15週 |
全体のまとめ |
本講義で学んだシミュレーション技術を総合的に理解し、説明することができる。
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| 16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
評価割合
| 試験 | レポート | 取り組み姿勢 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 20 | 10 | 100 |
| 基礎的能力 | 35 | 10 | 10 | 55 |
| 専門的能力 | 20 | 5 | 0 | 25 |
| 分野横断的能力 | 15 | 5 | 0 | 20 |