到達目標
コンピュータの発展に伴いコンピュータシミュレーションの応用分野が拡大しつつあります.この講義では次の内容を目的とします.
1.シミュレーション可能なプログラム環境を設定できる.
2.数値計算のデータ型と誤差について説明できる.
3.常分方程式で記述された物理現象のシミュレーション手法について説明できる.
4.偏微分方程式記述された物理現象のシミュレーション手法について説明できる.
5.セルオートマトンの原理が説明できる.
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:常微分方程式のシミュレーション | 常微分方程式の差分式を理解し,独力でプログラムを作成できる. | 常微分方程式の差分式を理解し,プログラムを解読できる. | 常微分方程式の差分式が理解できない. |
評価項目2:偏微分方程式のシミュレーション | 偏微分方程式の差分式を理解し,独力でプログラムを作成できる. | 偏微分方程式の差分式を理解し,プログラムを解読できる. | 偏微分方程式の差分式が理解できない. |
評価項目3:セルオートマトンのシミュレーション | セルオートマトンの原理を理解し,独力でプログラムを作成できる. | セルオートマトンの原理を理解し,プログラムを解読できる. | セルオートマトンの原理が理解できない. |
学科の到達目標項目との関係
【本校学習・教育目標(本科のみ)】 3
説明
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教育方法等
概要:
コンピュータの性能が向上するにつれて、コンピュータシミュレーションの応用分野が拡大しています。本講義では、シミュレーションプログラミングの基礎とその基礎となる数値計算技術について講義します。具体的には、常微分方程式および偏微分方程式の差分式を用いたシミュレーションとセルオートマトンの原理とコーディングについて学びます。
講義では演習を中心とするため、C言語の基礎的な知識が必要となります。
授業の進め方・方法:
授業はスライド等による解説を基本とします。また授業展開は演習形式で行います。
注意点:
1.試験や課題レポート等は、JABEE 、大学評価・学位授与機構、文部科学省の教育実施検査に使用することがあります。
2.授業参観される教員は当該授業が行われる少なくとも1週間前に教科目担当教員へ連絡してください。
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 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
ガイダンス (開発環境整備) |
LinuxまたはWindows上でシミュレーションプログラム可能な環境を整備する.
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2週 |
C言語における数値計算データ型 |
シミュレーション環境の整備と数値計算用データ型を理解できる.
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3週 |
C言語における数値計算と誤差 |
コンピュータを利用した計算により生じる誤差を理解できる.
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4週 |
C言語における数値計算と誤差の対策 |
コンピュータを利用した誤差を体験して理解できる.
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5週 |
常微分方程式の物理シミュレーション |
常微分方程式の差分式を説明できる.
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6週 |
常微分方程式の物理シミュレーション (質点の1次運動シミュレーション) |
質点の1次運動シミュレーションプログラムコードを説明できる.
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7週 |
常微分方程式の物理シミュレーション (2次運動シミュレーション) |
ポテンシャルに基づく運動シミュレーションプログラムコードを理解できる.
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8週 |
常微分方程式の物理シミュレーションの演習 |
常微分方程式の演習を体験し,課題について理解できる.
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4thQ |
9週 |
常微分方程式の物理シミュレーションの演習 |
常微分方程式の演習を体験し,課題についてプログラミングできる.
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10週 |
偏微分方程式の物理シミュレーション (微分方程式の境界値問題) |
ラプラス方程式と境界問題について説明できる.
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11週 |
偏微分方程式の物理シミュレーション (微分方程式の境界値問題) |
ガウス消去法と境界問題について説明できる.
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12週 |
偏微分方程式の物理シミュレーションの演習 |
偏微分方程式の演習を体験し,課題について理解できる.
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13週 |
偏微分方程式の物理シミュレーションの演習 |
偏微分方程式の演習を体験し,課題についてプログラミングできる.
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14週 |
セルオートマトンの原理 |
セルオートマトンの原理を説明できる
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15週 |
セルオートマトンのシミュレーション |
セルオートマトンのシミュレーションプログラムコードを説明できる.
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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 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 0 | 80 | 0 | 20 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 40 | 0 | 10 | 0 | 0 | 50 |
専門的能力 | 0 | 30 | 0 | 10 | 0 | 0 | 40 |
分野横断的能力 | 0 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |