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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 航空システム工学科
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
数理モデルプログラミング
Mathematical Modeling and Programming
2 E123-01 2021年度
2期(後学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習教育目標
キーワード 学習教育目標
1.プログラミング 2.数値計算 3.Matlab コンピュータの発達に伴い,これまで解くことができなかった複雑な計算もコンピュータを 用いることによって可能となった.ここでは,Matlabを主としてプログラミングの基礎を学 習し,実際にプログラミングを行うことで,実問題にコンピュータを用いた数値計算を活用 できるようになることを目標とする.
授業の概要および学習上の助言
授業では,プログラミング言語としてMatlabを主に活用しプログラミング手法について学習する.プログラミング言語の修得 には自分でプログラムを作成することが不可欠である.そのため,講義中の演習やレポートにより,多数のプログラムを実際 に作成する.これにより,与えられた問題をコンピュータのプログラムとして実行可能な形式に変換する技術を修得するとと もに,プログラムを作成する上での問題点,効率的な方法も学習する.このようなコンピュータを用いた数値解析の手法を身 につけることによって,専門科目の演習や専門実験あるいはプロジェクトデザインⅢなどで,多数の実験データを効率よく処 理する能力や自作のソフトウェアを用いた工学設計を実行できる能力を養う.  授業内容は,以下をカバーする. (1) Matlabの概要 (2) ベクトルと行列 (3) グラフィックス (4) 処理の流れ(繰り返し・条件分岐) (5) 関数     (6) ファイル入出力 (7) 数値解析法の基礎(微分積分・近似関数・連立一次方程式・微分方程式) <総合注意事項>レポートにおけるコピー行為は技術者倫理に反する行為であり,それが見つかった時点で本科目の単位認定 は行わないので,本件を十分に理解・認識し,受講すること.
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:最新使える! MATLAB 第2版[講談社] 参考書:MATLABプログラミング入門 改訂版[牧野書店]、MATLABとOctaveによる科学技術計算 -数値計算の理論と手法-[丸     善] リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
授業は,「積み上げ方式」の学習(前の授業で身に付けた知識・能力をベースに新しい主題に取り組む)を行う.したがって ,毎週提示される学習主題は,その週内に確実に本質を理解し,十分応用できるようにしておくこと.また,遅刻や欠席をし ないこと.学習上の重大な障害となる.
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
H,L データの入出力により簡単な四則演算プログラムを作成できる.
H,L 分岐・繰り返しなどの処理の流れを活用したプログラムを作成できる.
H,L 関数を利用するメリットを理解し,関数を用いたプログラムを作成できる.
H,L プログラムの出力をグラフにまとめて表示することができる.
H,L 分岐・繰り返し,関数等により,数値解析問題を自らプログラミングし解くことができる.
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 40 30 30 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 40 30 30 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 20 10 10 0 0 0 0 40
思考・推論・創造する力 20 10 10 0 0 0 0 40
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 0 0 10 0 0 0 0 10
学習に取組む姿勢・意欲 0 10 0 0 0 0 0 10
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 中間及び学期末に実施する中間達成度確認試験及び達成度確認試験により評価する.達成度確認試験の内 容は数値解法に関してであるが,前半で修得したプログラミングの基礎を理解しているかも再確認する.
クイズ
小テスト
プログラミング課題により学習内容の理解度を評価する.この学習活動は,その週に学んだ学習主題の理 解促進を図り,応用能力を確実に定着させることを目的としている.課題は,必要な専門能力を育成する ために出題されますので.十分な時間を掛けて計画的に取り組む必要がある.
レポート 演習課題・数値解析課題により,プログラムの応用例や数値解析のアルゴリズムを理解し,実際にプログ ラムを作成することができるかについて評価する.
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
処理速度やメモリ使用量等を考慮した最適なプログラム作成が 可能であり,その知識を用いて複雑な数値計算問題のプログラ ムを作成することができる. 基本的なプログラム作成ができる.授業で取り扱う数値計算の アルゴリズムが理解できる.
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
第1回 【ガイダンス】 1)配布する学習支援計画書を基に科目の学習教育目標 ,概要や行動目標を理解する.概要や行動目標を理解 する.特にこの科目が航空システム工学科の教育目標 のどの部分を担っているか,具体的な達成レベルの目 安を理解する. 2)本科目の講義方針および演習の実施方法と評価法を 理解する. 3)プログラミング言語とは何かを学習する. 4)数値解析とは何かを学習する. 【Matlabの概要(1)】 Matlabの概要を理解する. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 教科書:第1章 自己点検 【復習】航空システム工学科の学 習教育目標と本科目との関連を理 解する. プログラムと数値計算について理 解する. Matlabの概要を復習する. 【課題】レポート課題を提出する . 30 60
第2回 【Matlabの概要(2)】 Matlabの概要を理解する. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 教科書:第1章 自己点検 【予習】講義内容を予習し,実行 してみる. ・ベクトルと行列(第1章) 【復習】講義内容を復習する. 【課題】レポート課題を提出する . 30 20 60
第3回 【MatlabとEXCELの連携】 MatlabとEXCELを連携する方法を理解する. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 教科書:第2章 自己点検 【予習】講義内容を予習し,実行 してみる. ・Matlabとエクセルの連携(第2 章) 【復習】講義内容を復習する. 【課題】レポート課題を提出する . 30 20 60
第4回 【ベクトルと行列】 ベクトルと行列を理解する. 【グラフィックス】 Matlabのグラフィックス機能を理解する. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 教科書:第3章 自己点検 【予習】講義内容を予習し,実行 してみる. ・ベクトルと行列(第1章) ・グラフィックス(第3章) 【復習】講義内容を復習する. 【課題】レポート課題を提出する . 30 20 60
第5回 【関数】 関数の基礎を理解する. ・関数とは何かを学習する. ・引数について理解する. 【ファイル入出力】 ファイル入出力を理解する. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 自己点検 【予習】講義内容を予習し,実行 してみる. ・関数 【復習】講義内容を復習する. 【課題】レポート課題を提出する . 30 20 90
第6回 【総合演習(1)】 Matlabによるプログラミング手法全般に関する演習を 行う. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 自己点検 【予習】講義内容を予習し,実行 してみる. 【復習】講義内容を復習する. 【課題】レポート課題を提出する 30 20
第7回 【処理の流れ(1)】 繰り返し(for文,while文)を理解する. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 教科書:第4章 自己点検 【予習】講義内容を予習し,実行 してみる. ・処理の流れ(第4章) 【復習】講義内容を復習する. 【課題】レポート課題を提出する . 30 20 90
第8回 【処理の流れ(2)】 条件分岐(if文)を理解する. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 教科書:第4章 自己点検 【予習】講義内容を予習し,実行 してみる. ・処理の流れ(第4章) 【復習】講義内容を復習する. 【課題】レポート課題を提出する . 30 20 90
第9回 【中間達成度確認試験】 Matlabによるプログラミングの基礎について試験を実 施し,理解度を評価・確認する. 【中間振り返り】 中間達成度確認試験の解説を通して,プログラミング 手法の内容を総復習する. 試験 自己点検 【試験準備】講義内容の復習を行 う. (なお,敢えて学習時間は表記し ない.)
第10回 【微分積分(1)】 微分(差分)を理解し,プログラムを作成する. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 教科書:第5章 自己点検 【予習】講義内容を予習し,実行 してみる. ・微分積分(第5章) 【復習】講義内容を復習する. 【課題】レポート課題を提出する . 30 20 60
第11回 【微分積分(2)】 積分を理解し,プログラムを作成する. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 教科書:第5章 自己点検 【予習】講義内容を予習し,実行 してみる. ・微分積分(第5章) 【復習】講義内容を復習する. 【課題】レポート課題を提出する . 30 20 60
第12回 【連立一次方程式】 直接法,反復法によって連立方程式を解くアルゴリズ ムを理解し,プログラムを作成する. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 配布プリント 教科書:第6章 自己点検 【復習】講義内容を復習する. 【課題】レポート課題を提出する . 20 90
第13回 【微分方程式】 オイラー法,改良オイラー法,ルンゲ・クッタ法を用 いて常微分方程式を解くアルゴリズムを理解し,プロ グラムを作成する. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 配布プリント 教科書:第6章 自己点検 【復習】講義内容を復習する. 【課題】レポート課題を提出する . 20 90
第14回 【総合演習(2)】 Matlabによるプログラミング手法全般を活用して,数 値解析の基礎演習を行う. クラスワーク課題に取り組む. 講義と演習 自己点検 【予習】講義内容を予習し,実行 してみる. 【復習】講義内容を復習する. 【課題】レポート課題を提出する 30 20
第15回 【達成度確認試験】 達成度確認試験を実施し,理解度を確認する. 【達成度確認試験の振り返り自己点検】 達成度確認試験の解説を通して,理解が不足している 内容を確認し,正確な理解を深める. 【自己点検授業】 1)行動目標に達したかどうかの確認を行う. 2)講義全体のまとめを行う. 試験 自己点検 【試験準備】全講義内容の復習を 行う. (なお,敢えて学習時間は表記し ない.) 【自己点検】 行動目標に達したかどうか各自確 認する.