到達目標
数値シミュレーションや、数値計算を行うプログラミングの基礎となる知識の習得と、代表的な数値計算法のプログラムの作成を科目目標とし、次の項目を達成目標とする。
【V-A-7】情報処理：Fortranの文法を理解し、整数型、実数型、文字型などのデータ型を説明でき、データを入力し、算術演算や比較演算を行い条件判断し、結果を出力したり、繰り返し処理と一次元配列、多次元配列を使うプログラムを作成できる。
【Ⅳ-C-3】アルゴリズム：数値計算の方法を理解し、問題の数値解を求めるプログラムを作製できる。スレッド並列化の概念を理解し、並列処理を行うプログラムを作製できる。
【Ⅰ】数学：数値解に含まれる誤差を説明できる。
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
Fortranの文法を理解し、整数型、実数型、文字型などのデータ型を説明でき、データを入力し、算術演算および比較演算を行って条件判断し、結果を出力したり、繰り返し処理と一次元配列、二次元配列を使ったプログラムを作成できる。
| 定期試験の代替の左記項目に関するレポートの設問に対して90%の得点をあげることができる。 | 定期試験の代替の左記項目に関するレポートの設問に対して70%の得点をあげることができる。 | 定期試験の代替の左記項目に関するレポートの設問に対して60%の得点をあげることができない。 |
| 評価項目2
数値計算の基礎と計算方法を理解し、問題の数値解を求めるプログラムを作製できる。
| 定期試験の代替の左記項目に関するレポートの設問に対して90%の得点をあげることができる。 | 定期試験の代替の左記項目に関するレポートの設問に対して70%の得点をあげることができる。 | 定期試験の代替の左記項目に関するレポートの設問に対して60%の得点をあげることができない。 |
| 評価項目3
数値解に含まれる誤差を説明できる。
| 定期試験の代替の左記項目に関するレポートの設問に対して90%の得点をあげることができる。 | 定期試験の代替の左記項目に関するレポートの設問に対して70%の得点をあげることができる。 | 定期試験の代替の左記項目に関するレポートの設問に対して60%の得点をあげることができない。 |
| 評価項目4
スレッド並列化の概念を理解し、並列処理を行うプログラムを作製できる。 | 定期試験の代替の左記項目に関するレポートの設問に対して90%の得点をあげることができる。 | 定期試験の代替の左記項目に関するレポートの設問に対して70%の得点をあげることができる。 | 定期試験の代替の左記項目に関するレポートの設問に対して60%の得点をあげることができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
年間の成績は、全17回の課題レポートの総得点を90%、講義での学習への取り組みの姿勢を10％として評価する。総得点の60%以上で単位を認定する。中間・期末テストは行わない。 居眠り、テキストやノートＰＣ等の忘れ物、は学習への取り組みの姿勢の評価で減点の対象とする。総得点の60%以上で単位を認定する。
授業の進め方・方法:
授業は講義と演習を併用して進める。具体的には、（１）前期に数値シミュレーション向けプログラミング言語Fortranの文法の解説を行い、（２）後期に数値シミュレーションの基礎となる代表的な数値計算法の解説を行う。前期、後期共に、（３）ノートＰＣでのFortranプログラミング演習を通して、Fortranによる数値計算プログラミングの理解を深める。
注意点:
（JABEE関連共通記述）
・ この科目はJABEE非対応科目である。その他必要事項は各コースで定める。
（各科目個別記述）
・ この科目の主たる関連科目はプログラミングⅠ（２年）、制御工学（４年）、CAE（５年）である。
（モデルコアカリキュラム）
・ 対応するモデルコアカリキュラム(MCC)の学習到達目標、学習内容およびその到達目標を【】内の記号・番号で示す。
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 |
講義ガイダンス、Fortran概要
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講義概要、Fortran概要、統合開発環境eclipseの使い方
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| 2週 |
Fortranプログラミングの基礎
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Fortranプログラムの作成法と実行法
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| 3週 |
データ型
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データ型の宣言文、暗黙の型定義
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| 4週 |
演算子と式
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演算子の使い方と優先順位、式の評価方法、並列処理Ⅰ
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| 5週 |
数値シミュレーション活用事例
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第53回GODACセミナー「シミュレーションの未来」の聴講
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| 6週 |
条件判断と組み込み関数
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条件判断、組み込み関数や文関数の宣言法、並列処理Ⅱ
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| 7週 |
繰り返し
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DO文、DO WHILE文による繰り返し、、並列処理Ⅲ
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| 8週 |
配列データ（１）、演習（１）
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１次元配列と配列の演算、並列処理Ⅳ、1.～8.の演習
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| 2ndQ |
| 9週 |
配列データ（２）
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配列の動的割付けおよび多次元配列、並列処理Ⅴ
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| 10週 |
文字列データ
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文字列データの宣言文と文字関数
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| 11週 |
ファイルを用いた入出力
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入出力文およびファイルを用いた入出力
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| 12週 |
副プログラム（１）
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サブルーチン副プログラムの定義と使い方
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| 13週 |
副プログラム（２）
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関数副プログラムの定義と使い方
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| 14週 |
副プログラム（３）
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内部手続きと副プログラムの再帰呼び出し
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| 15週 |
構造型とモジュール
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構造型の宣言法とモジュールの使い方、並列処理Ⅵ
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
数値計算の基礎
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数値の表現と誤差、数値計算における誤差の発生
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| 2週 |
方程式の解（１）
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Newton-Raphson法、Regula false法による方程式の解法
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| 3週 |
方程式の解（２）
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２分法（Bisection法）と２変数２分法による方程式の解法
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| 4週 |
連立１次方程式（１）
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Gauss法、Gauss-Jordan法の直接解法
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| 5週 |
連立１次方程式（２）
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Gauss-Jordan法の直接解法のプログラミング
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| 6週 |
連立１次方程式（３）
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LU分解法の直接解法のプログラミング
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| 7週 |
連立１次方程式（４）
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Gauss-Seidel法の間接解法のプログラミング
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| 8週 |
連立１次方程式（５）
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連立１次方程式のスレッド並列化プログラミング
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| 4thQ |
| 9週 |
逆行列
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LU分解法による逆行列解法のプログラミング
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| 10週 |
補間法
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Newtonの補間法のプログラミング
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| 11週 |
数値積分
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NewtonCotes型公式による数値積分法、Romberg積分
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| 12週 |
最小２乗法
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最小２乗法による点集合近似法とプログラム作成
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| 13週 |
常微分方程式（１）
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Runge-Kutta法による１階常微分方程式の解法
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| 14週 |
常微分方程式（２）
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Runge-Kutta法による連立１階常微分方程式の解法
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| 15週 |
常微分方程式（３）
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Runge-Kutta法による連立多階常微分方程式の解法
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| 16週 |
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評価割合
| 試験 | 小テスト | レポート | 態度 | | | 合計 |
| 総合評価割合 | 0 | 0 | 90 | 10 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 20 | 0 | 0 | 0 | 20 |
| 専門的能力 | 0 | 0 | 70 | 0 | 0 | 0 | 70 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 10 | 0 | 0 | 10 |