到達目標
1.Pythonの特徴を説明できる。
2.基礎的な数値解析プログラムをPythonを用いて記述できる。
3.常微分方程式の数値解法を説明することができる。
4.常微分方程式の数値解法をPythonプログラムによって記述できる。
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 |
| 到達目標
項目 1，２ | 数値計算などに関連した基礎的なPythonプログラムの作成およびレポートによる報告などの一連の内容が，要求水準を満たしており，所定の期日までに完了した。 | 数値計算などに関連した基礎的なPythonプログラムの作成およびレポートによる報告を完了した。 | 求められている内容を完了しておらず，定期試験の結果やレポートに著しい不備があり，評価ができない状態にある。 |
| 到達目標
項目 ３ | 常微分法的式の数値解法の基本を理解しており，原理から説明できる。 | 常微分法的式の数値解法の基本を理解し説明できる。 | 求められている内容を完了しておらず，定期試験の結果やレポートに著しい不備があり，評価ができない状態にある。 |
| 到達目標
項目 ４ | 常微分方程式の数値計算プログラムをソルバーを用いて記述でき，要求水準を満たす数値計算プログラムを作成できる。 | 基礎的な常微分方程式の数値計算プログラムをソルバーを用いて記述できる。 | 求められている内容を完了しておらず，定期試験の結果やレポートに著しい不備があり，評価ができない状態にある。 |
学科の到達目標項目との関係
本科学習目標 1
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本科学習目標 2
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創造工学プログラム B1専門(電気電子工学&情報工学)
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創造工学プログラム B2
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教育方法等
概要:
広範な分野の課題の解決のために，数値計算は必要不可欠である。近年，数値計算においてもPythonを用いて，手軽にシミュレーションを実行することが多くなってきている。この授業では，数値計算プログラムとしてのPythonの基礎を学ぶとともに，基礎的な数値計算のプログラムをPythonで記述する。また，数値計算をコンピュータで行う際に必要となる留意点についても紹介する。技術者として必要な専門的知識を身につけるために常微分方程式の解法を紹介するとともに，利用範囲・限界についても考え、課題の解決能力を高める。
授業の進め方・方法:
到達目標の達成度を確認するため，必要に応じて演習課題を与える。
【関連科目】数値解析 I，解析学II，物理，応用物理 I，II，プログラミングI，II
以下の書籍を，学習の参考にしてほしい。
1．山本哲朗，数値解析入門［増訂版］, サイエンス社， ISBN4-7819-1038-6
2．伊里正夫，藤野和建，数値計算の常識，共立出版，ISBN978-4-320-01343-8
3．小高和宏，Pythonによる数値計算とシミュレーション，オーム社，ISBN978-4-274-22170-5
4．Philip N.Klein，行列プログラマー Python プログラムで学ぶ線形代数，オーム社，ISBN978-4-87311-777-5
注意点:
アルゴリズムを手計算、またはコンピュータで確認すること。 関数電卓が必要になる場合がある。
【評価方法・評価基準】
前期末：中間および期末試験（70％），演習課題（30％）を総合的に評価する。
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 |
数値計算とPython言語 |
数値計算が必要な場面について説明できる。
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| 2週 |
簡単なPythonプログラム |
初歩的なPythonプログラムの処理内容を説明し，実行できる。
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| 3週 |
Pythonの基礎（１） |
Pythonの基礎的な機能を説明できる。
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| 4週 |
Pythonの基礎（２） |
基礎的な制御構造などを記述できる。
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| 5週 |
関数とクラス（１） |
Pythonにおける，関数やクラスについて説明できる。
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| 6週 |
計算機演習（１） |
Pythonの基礎的な機能を用いて，プログラムの記述，実行ができる．
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| 7週 |
Pythonのパッケージとモジュール（１） |
Pythonのパッケージ，モジュールの利用方法が説明できる。
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| 8週 |
Pythonのパッケージとモジュール（２） |
Pythonのパッケージ，モジュールをプログラム内で適用できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
計算機演習（2） |
Pythonのパッケージを用いて作成したいプログラムを記述，実行できる．
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| 10週 |
常微分方程式の解法(オイラー法) |
基礎的な常微分方程式の解法（オイラー法）の考え方を説明できる。
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| 11週 |
常微分方程式の解法(ルンゲ・クッタ法1) |
改善した常微分方程式の解法（ルンゲ・クッタ法）の考え方を説明できる。
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| 12週 |
常微分方程式の解法(ルンゲ・クッタ法2) |
常微分方程式を解くソルバーの機能を説明できる。
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| 13週 |
計算機演習（3） |
指定された課題をPythonを用いて記述し，実行できる。
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| 14週 |
計算機演習（4） |
指定された課題をPythonを用いて記述し，実行できる。
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| 15週 |
前期復習 |
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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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 情報系分野 | 情報数学・情報理論 | コンピュータ上での数値の表現方法が誤差に関係することを説明できる。 | 4 | |
| コンピュータ上で数値計算を行う際に発生する誤差の影響を説明できる。 | 4 | |
| コンピュータ向けの主要な数値計算アルゴリズムの概要や特徴を説明できる。 | 4 | |
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 | 0 | 0 | 0 | 30 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 70 | 0 | 0 | 0 | 30 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |