授業内容・計画(詳細)の情報


ページを読み終えましたら、ブラウザを終了させてください。


1.基本事項
2017 年度 秋 学期  
開講クラス 文学部・文明学科
文学部・アジア文明学科
文学部・ヨーロッパ文明学科
文学部・アメリカ文明学科
文学部・北欧学科
文学部・歴史学科-日本史専攻
文学部・歴史学科-東洋史専攻
文学部・歴史学科                -西洋史専攻
文学部・歴史学科-考古学専攻
文学部・日本文学科
文学部・文芸創作学科
文学部・英語文化コミュニケーション学科
文学部・広報メディア学科
文学部・心理・社会学科
政治経済学部・政治学科
政治経済学部・経済学科
政治経済学部・経営学科
法学部・法律学科
教養学部・人間環境学科-自然環境課程
教養学部・人間環境学科-社会環境課程
教養学部・芸術学科-音楽学課程
教養学部・芸術学科-美術学課程
教養学部・芸術学科-デザイン学課程
教養学部・国際学科
体育学部・体育学科
体育学部・競技スポーツ学科
体育学部・武道学科
体育学部・生涯スポーツ学科
体育学部・スポーツ・レジャーマネジメント学科
理学部・数学科
理学部・情報数理学科
理学部・物理学科
理学部・化学科
情報理工学部・情報科学科
情報理工学部・コンピュータ応用工学科
工学部・生命化学科
工学部・応用化学科
工学部・光・画像工学科
工学部・原子力工学科
工学部・電気電子工学科
工学部・材料科学科
工学部・建築学科
工学部・土木工学科
工学部・精密工学科
工学部・機械工学科
工学部・動力機械工学科
工学部・航空宇宙学科-航空宇宙学専攻
工学部・航空宇宙学科              -航空操縦学専攻
工学部・医用生体工学科
観光学部・観光学科
健康科学部・看護学科
健康科学部・社会福祉学科
授業科目名 コンピュータシミュレーション
曜日 時限 金-3
テーマ コンピュータを用いた社会現象・物理現象等の解析
キーワード シミュレーション プログラミング 数値計算


2.授業で育成する力・スキル
全学共通:自ら考える力(学習力、思考力、探求力)
センター:情報処理力(ITによる付加価値の高い情報を生み出すための、論理力、問題解
決力、ソフトウェア開発力)

3.授業要旨または授業概要
  コンピュータシミュレーションとは、実際の現象あるいは実験や開発モデル等を数式化
し、コンピュータによる模擬実験を行って解析・研究することであり、自動車、航空機、
船、建築物、宇宙開発等から地球環境、経済・経営、社会現象の解析に至るまで、あらゆ
る分野で利用され情報処理技術の一分野として重要な役割を担っている。授業では、連続
系や離散系の各種例題によるコンピュータ実習を通して、コンピュータシミュレーション
の基礎を学習すると共に、さまざまな分野で充分活用できる応用力を養うことを目標とし
ている。
 本授業ではプログラミング経験があることを前提に授業を展開する。使用するツールは、
オープンソースプロジェクトの1つである、Processing(プロセシング)である。Javaがベー
スとなっており、グラフィック機能を強化した統合開発環境を使用する。

この授業を通して「自ら考える力」と「情報処理力(問題解決力、論理力、ソフトウェア開
発力)」を育成する。

先修条件はないが、「プログラミング」のいずれかの科目を履修したのと同程度のプログ
ラミング経験があることを前提に授業を展開する。


4.学習の到達目標
4つの学習到達目標を設定して、各項目で育成する力・スキルは以下の通りです。詳細は別
紙「成績評価基準」を確認してください。

(1)シミュレーションに関わる基礎知識
 シミュレーションの全体像、基礎数学、方程式、アルゴリズム、数値解析、様々な乱数に
 ついて知識を身に付けている。

 学習力、思考力

(2)プログラミング技法の習得
 Processingの操作、コンピュータグラフィックスのプログラミング、GUIのプログラミ
 ングについて技術を身に付けている。

 ソフトウェア開発力

(3)確定的シミュレーション
 連続型シミュレーション、モデル、微分方程式について理解し、プログラミングによる
 解法を身に付けている。

 ソフトウェア開発力、問題解決力

(4)確率的シミュレーション
 離散型シミュレーション、確率的な変動について理解し、プログラミングによる解法を
 身に付けている。

 ソフトウェア開発力、問題解決力
添付ファイル:コンピュータシミュレーション.pdf

5.授業スケジュール
先修条件はないが、「プログラミング」のいずれかの科目を履修したのと同程度のプログ
ラミング経験があることを前提に授業を展開する。

第1回 ガイダンス、授業の進め方説明、実習環境とソフトウェアの説明
       事後学習(課題を提出する。作業4時間)

第2回 基礎学問1、シミュレーションの概要
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第3回 基礎学問2、数学の基礎、方程式、アルゴリズム
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第4回 基礎学問3、数値解析
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第5回 基礎学問4、様々な乱数
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第6回 Processingの操作1、プログラミング手法の習得
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第7回 Processingの操作2、コンピュータグラフィックスのプログラミング
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第8回 Processingの操作3、GUIのプログラミング
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第9回 連続型シミュレーション1、感染症流行のモデル、SIRモデル、常微分方程式
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第10回 連続型シミュレーション2、惑星運動のモデル、質点の力学モデル、
    常微分方程式
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第11回 連続型シミュレーション3、津波伝搬のモデル、流体の力学モデル、
    偏微分方程式
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第12回 離散型シミュレーション1、実験数学、乱数を用いた解法、円、球、
    円周率の算出
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第13回 離散型シミュレーション2、客待ちのモデル、待ち行列、マルコフ連鎖、
    乱数・確率モデル
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第14回 離散型シミュレーション3、金融派生商品の評価のモデル、ランダム系、
    確率微分方程式、ブラウン運動
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(課題を提出する。作業2時間)

第15回 最終発表会(最終まとめ試験相当)とまとめ
    各自でシミュレーションプログラムを開発し、その成果をプレゼンテーション
    する。
       事前学習(指定したWEBページと配布資料を読む。作業2時間)
       事後学習(最終課題を提出する。作業2時間)

6.成績評価の基準および方法
日々の授業の課題や活動(70点)、最終発表会(30点)に配分して点数をつけます。

授業課題・活動の70点の内訳は、上記「4.学習の到達目標」のところで示した4
つの学習到達目標を基準にして、点数をつけます。

授業課題・活動の内訳、評価の割合
(1)シミュレーションに関わる基礎知識 25%
(2)プログラミング技法の習得 25%
(3)確定的シミュレーション 25%
(4)確率的シミュレーション 25%



満点100点とし、最終的に、S(90点以上)、A(89-80点)、B(79-70点)、C(69-60点)、
E(59点以下)、/(出席日数が授業回数の3分の2に満たない場合、プレゼンテーショ
ン未発表の場合、レポート未提出の場合)で評価します。


7.教科書・参考書
区分 書 名 著者名 発行元 定価
教科書 Nature of Code -Processingではじめる自然現象のシミュレーション- ダニエル・シフマン (著)、他 ボーンデジタル 3,888


8.その他の教材
教科書と、毎回配布するプリントやWEB教材をもとに授業を進めます。予習復習のためにイン
ターネットを活用した情報検索が重要になります。インターネット上の情報やデジタルデー
タなどを副教材として適宜使用します。


9.担当教員の連絡先
質問などの連絡は次の手段で随時受け付けます。
1)電子メール tanaka.m [] tokai-u.jp へ質問や問い合わせをメール送信して下さ
い。(スパム対策のため[]の部分はアットマークに変更して下さい。)
2)Webサイト http://mtlab.ictedu.u-tokai.ac.jp/ から質問や問い合わせを
送信して下さい。
3)授業時間中はもちろん、授業終了時にすぐに相談することもして下さい。

10.授業担当教員からの改善点・コメント
配布プリントや電子ファイルに、授業中に話したキーワードや図式を少しでもいいですから、
必ず記録して下さい。後で見直したときにすぐに学習内容などを思い出すのに非常に役立ちま
す。自分専用のノートまたはメモ帳を作り、書き留めることで大きな資産になります。
またネットワークの基盤技術を広く浅く知るために、普段のニュースの中からネットワークに
関連する項目はアンテナを広げて情報収集するように心がけて下さい。
PCやネットワークに関連する、疑問や質問があれば常に書き留め、授業中に積極的に質問する
ようにして下さい。