到達目標
(1) 数値解析法の基本について理解していること。
(2) オイラーの陽解法による数値計算ができること。
(3) 数値計算のプログラムを実行し、結果をグラフで示すこと。
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 |
| 差分法および陽解法を理解することができる | 差分法および陽解法について十分理解し運用することができる | 差分法および陽解法を理解することができる | 差分法および陽解法を理解することができない |
| 弱肉強食の数値解析を実行し、説明することができる | 弱肉強食の数値解析を実行し、計算結果を解析して説明することができる | 弱肉強食の数値解析を実行し、説明することができる | 弱肉強食の数値解析を実行することができない |
| 衛星の運動の数値解析を実行し、説明することができる | 衛星の運動の数値解析を実行し、計算結果を解析して説明することができる | 衛星の運動の数値解析を実行し、説明することができる | 衛星の運動の数値解析を実行することができない |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 RB2
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JABEE JB2
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JABEE JB3
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教育方法等
概要:
簡単な物理現象の微分方程式をコンピュータを用いて数値解析します。微分方程式を解く計算プログラムを作成して計算結果の検討を行い、数値解析に対する理解を深めます。数値解析を体験することで、物理現象と微分方程式の関係を理解することを目標とします。
授業の進め方・方法:
本科目は、融合複合・新領域の基礎工学科目群の情報・論理系科目群のひとつです。講義は配付するプリントに従い、数値解析に関する理論の講義とパソコンによる演習を行ないます。簡単な物理現象の微分方程式を使って、陽解法による数値計算を実行し、数値解析の手法を理解することを目的とします。C言語によるプログラムを作成し、計算結果はEXCELを用いてグラフにします。各課題毎にWordを利用して報告書を作成します。自分で計算条件の設定を変更し、現象の変化を考察することが必要であるため、考察しながら積極的に取り組むことが必要です。
注意点:
学習・教育目標：本科（準学士課程）：RB2(◎)、環境生産システム工学プログラム：JB3(◎), JB2
関連科目：C言語基礎（本科２年）、C言語応用（本科３年）
評価方法：小テストを25%，期末試験を25%、課題を40%，報告書を10%として評価を行う。なお、この合計点が合格点に達しない場合は再試験または追加課題を課し、その評価によっては最大10点の加点を行う場合もある。
評価基準：学年成績60点以上を合格とする。
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 |
授業概要、シラバスの説明、計算力学の手法 |
計算力学の手法について説明できる
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| 2週 |
差分法
差分式、テイラー展開、陽解法と陰解法 |
差分法について説明できる
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| 3週 |
弱肉強食１
支配方程式、無次元化、差分化 |
弱肉強食の支配方程式と無次元化、および差分化について説明できる
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| 4週 |
弱肉強食２
プログラム１ |
弱肉強食の数値計算プロブラムのフローチャートと変数を説明できる
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| 5週 |
弱肉強食３
プログラム２ |
弱肉強食の数値計算プロブラムを説明できる
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| 6週 |
弱肉強食４
プログラム３ |
弱肉強食の数値計算プロブラムを実行できる
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| 7週 |
弱肉強食５
グラフの作成および計算結果の記録間隔 |
弱肉強食の数値計算結果をグラフで表すこと、および計算プログラムの改良を行うことができる
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| 8週 |
中間確認 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
弱肉強食６
数値解析 |
弱肉強食の数値解析を実行することができる
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| 10週 |
弱肉強食７
報告書の作成 |
弱肉強食の報告書を作成することができる
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| 11週 |
衛星の運動１
支配方程式、無次元化、陽解法、プログラム |
衛星の運動の数値計算を説明することができる
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| 12週 |
衛星の運動２
プログラムおよび蛙跳び法 |
衛星の運動の数値計算プログラムを作成することができる
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| 13週 |
衛星の運動３
数値解析１ |
衛星の運動の数値解析を実行することができる
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| 14週 |
衛星の運動４
数値解析２ |
衛星の運動の数値解析を実行することができる
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| 15週 |
衛星の運動５
報告書の作成 |
衛星の運動の報告書を作成することができる
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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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 情報処理 | プログラムを実行するための手順を理解し、操作できる。 | 4 | |
| 定数と変数を説明できる。 | 4 | |
| 整数型、実数型、文字型などのデータ型を説明できる。 | 4 | |
| 演算子の種類と優先順位を理解し、適用できる。 | 4 | |
| 算術演算および比較演算のプログラムを作成できる。 | 4 | |
| データを入力し、結果を出力するプログラムを作成できる。 | 4 | |
| 条件判断プログラムを作成できる。 | 4 | |
| 繰り返し処理プログラムを作成できる。 | 4 | |
| 一次元配列を使ったプログラムを作成できる。 | 4 | |
評価割合
| 課題 | 報告書 | 小テスト | 期末試験 | 合計 |
| 総合評価割合 | 40 | 10 | 25 | 25 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 40 | 10 | 25 | 25 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |