到達目標
□シミュレーションの基本概念を理解できる
□モデリングが理解できる
□自然現象、工学の分野での基本的なモデルの説明ができる
□Scilab を使用し、基本的モデルのシミュレーションができる
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 | シミュレーションの具体的方法を説明できる。 | シミュレーションの基本概念を説明できる。 | シミュレーションの基本概念を説明できない。 |
| 評価項目2 | モデリングを自然現象、工学分野で応用事例をあげ説明できる。 | モデリングが何かを具体的に１つ以上説明できる。 | モデリングが何かを説明できない。 |
| 評価項目3 | Scilab を使用し、応用問題のシミュレーションができる。 | Scilab を使用し、基本的モデルのうち１つ以上をシミュレーションができる。 | Scilab を使用した基本的モデルのシミュレーションがまったくできない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
現代社会では、社会、産業、経済すべてが複雑かつ大規模化し、これらに関する種々の問題を理解・予測をしていくことは容易ではない。また、気象や地震の予測の難しさをみればわかるように自然現象においても同様である。こうした複雑・大規模なシステムの解析・予測に適した手法として、コンピュータ・シミュレーションはある。この授業では、Scilab（サイラボ）という数値計算、可視化、プログラミングが容易に行える科学技術計算用汎用ソフトを用い、「モデルの立て方」と「シミュレーション方法」について学ぶ。シミュレーションの題材は、各専攻の学生にとって興味の持てる簡単な例題を用い、シミュレーションを実際に行いながら理解を深める。
授業の進め方・方法:
パワーポイントによる概念、方法、例題の説明を行い、その上でScilabを用いた実習を行う。授業終盤では、一人一人自分のテーマを決めプロジェクトに取り組み、最後にプレゼンテーションを行う。
注意点:
本科4 年応用数学I・II、3 年応用物理I、4 年応用物理II を復習しておくことが望ましい。
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 |
シミュレーションの概要・歴史・目的 |
シミュレーションの目的と手法の基本が説明できる
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| 2週 |
モデリングとシミュレーション
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モデリングとは何か説明できる
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| 3週 |
Scilab の基本操作実習 |
Scilab の基本操作ができる
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| 4週 |
線形代数の問題のScilab による表現と解法 |
線形代数の基本問題をScilab で表現し、解くことができる
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| 5週 |
微分積分、応用数学の問題のScilab による表現と解法 |
微分積分、応用数学の基本問題をScilab で表現し、解くことができる
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| 6週 |
うわさの拡散モデル、伝染病の流行 |
うわさの拡散モデル、伝染病の流行を理解できる
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| 7週 |
捕食・被食種モデル、人口モデル |
捕食・被食種モデル、人口モデルを理解できる
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| 8週 |
ランダムウォーク、経済モデル |
ランダムウォーク、経済モデルを理解できる
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| 2ndQ |
| 9週 |
線形計画法、モンテカルロ法 |
線形計画法、モンテカルロ法を理解できる
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| 10週 |
フラクタル図形の描画、フラクタル次元 |
フラクタルの基本概念を理解できる
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| 11週 |
カオス |
カオスの基本概念を理解できる
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| 12週 |
振り子のアニメーション |
振り子のアニメーションのScilabプログラムを理解できる
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| 13週 |
ロボットアームのアニメーション |
ロボットアームのアニメーションのScilabプログラムを理解できる
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| 14週 |
プロジェクト |
プロジェクトテーマを決め、説明できる
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| 15週 |
プレゼンテーション |
プロジェクトの結果をプレゼンテーションできる
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| 16週 |
定期試験 |
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評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 10 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 60 |
| 専門的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 |
| 分野横断的能力 | 0 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |