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授業科目名 データサイエンス入門
時間割番号 CDS001 A
担当教員名 鈴木 一克
開講学期・曜日・時限 後期・火・III 単位数 2
<対象学生>
教育学部(科学教育コース)1年生
<授業の目的>
科学と技術の急速な進歩により、日常生活や様々な仕事において様々なディジタルデータが世にあふれています。また、コンピュータを使った作業が手作業に取って代わりつつあります。この授業ではデータから有益な知見を引き出すための手法であるデータサイエンスの基礎知識と基本技能の習得を目指します。具体的には、適切なデータを収集・選択する方法、データの分析に必要な統計学の基礎、代表的なデータ分析手法の知識、コンピュータ(コンピュータソフトウェアExcelまたはコンピュータのプログラミング言語Python)を使ってデータを整理、可視化、分析するための基礎を身に付けることを目指します。また、AIと機械学習の仕組みについても概観します。
<本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー>(能力・資質)
全学共通教育科目向け
記号コンピテンシー(能力・資質)説明 
A共通汎用能力2・情報リテラシー情報収集力図書館やインターネットなどから多様な文献や資料を入手できる。
B情報選択力収集した文献や資料から、適切な情報を選択し、活用できる。
C3・数量的リテラシーさまざまな情報を統計学的手法などにより、数理的に表現・分析できる。
D4・論理的思考力情報を多面的・客観的にとらえ、筋道を立てて根拠を示しながら説明できる。
<到達目標>  到達目標とは
目標NO説明コンピテンシーとの対応
共通
1データサイエンスの活用事例や日常生活との関連を説明できることA
2統計と確率の様々な概念(データの代表値、統計量、確率分布など)の定義と意味を説明できることC
3様々な統計グラフの使い分け方を説明できることD
4Excelの関数、グラフ作成機能、分析ツールを使ってデータの代表値や統計量の計算と統計グラフの作成ができることC
5問題解決に必要な信頼できるデータや情報を文献、資料、インターネットなどから探して取得できることB
6代表的なデータ分析手法(相関や回帰分析など)の目的と分析手順を説明できることD
7AI(人工知能)と機械学習の仕組みを説明できることA
8CSVファイルの仕組みを理解し、CSVファイルを操作・活用することができること
<成績評価の方法>
目標No割合評価の観点
115%レポート・記述問題で自らの言葉で具体的に説明できたか否かを評価する
215%テスト・課題で該当する項目を正しく説明できたか否かを評価する
315%テスト・課題で適切な統計グラフ形式を選択できたか否かを評価する
420%課題でExcelを使って代表値の計算や統計グラフの作成ができたか否かを評価する
510%課題でデータや情報を適切に取得できたか否かを評価する
615%課題で適切にデータ分析手法ができたか否かを評価する
75%記述問題で自らの言葉で具体的に説明できたか否かを評価する
85%課題でCSVファイルの操作・活用ができたか否かを評価する
合計100% 
<授業の方法>
実施形態(予定):ライブオンライン型とオンデマンド型の混用
・学習管理システム(e-Learningシステム)のMoodleに小テスト、パソコン演習課題、講義・演習スライド、講義・演習動画へのリンクをアップロードし、学生が小テストへの解答やパソコン演習課題の提出を行う
・事前学習動画は大学のMicrosoft Streamにアップロードし、そのリンクをMoodleに掲載する
・ライブ型の場合、テレビ会議システム(Teamsの使用を予定)により同時双方向でライブ講義を配信する
・オンデマンド型の場合、授業時間中にテレビ会議システム(Teamsの使用を予定)で質問を受け付ける
・パソコン演習ではMicrosoft Excelを使用する(自分のパソコンにExcelがインストールされていない学生さんは、大学のライセンスで利用できる Microsoft365 を自分のパソコンにインストールしてください。Windows でも Mac でも利用可能です)
・授業の進み具合に応じて授業の内容や順序が変更になる場合がある

当該科目は連携開設科目となっているため、山梨県立大学の学生にはオンライン授業を実施する。
<受講に際して・学生へのメッセージ>
情報通信技術の進化に伴って生活環境が急速に変化する現代において、データサイエンスは、文系・理系に関係なくより良い生活を送るうえで必要な技能です。その考え方や基本的な手法を身に付けておけば、日常の様々な場面でも役に立つはずです。知識を吸収するだけでなく、物事を様々な角度から眺め、自分で深く考える姿勢を養いましょう。
<テキスト>
  1. 竹村彰通, 姫野哲人, 高田聖治編 ; 和泉志津恵 [ほか] 共著, データサイエンス入門 第2版, 学術図書出版社, ISBN:9784780607307,
    (2021年出版 データサイエンス大系)
<参考書>
  1. 景山三平監修/大田靖, 宿久洋編修, 教養のための統計入門, 実教出版, ISBN:9784407332841,
    (事例でわかる統計シリーズ)

  2. 小寺平治著, ゼロから学ぶ統計解析, 講談社, ISBN:9784061546562,
    (ゼロから学ぶシリーズ)

  3. 宇多賢治郎著, 教育の場で「説明する」ためのパソコン術, 学文社, ISBN:9784762026997
  4. 富士通エフ・オー・エム著作/制作, よくわかるMicrosoft Word 2019 & Microsoft Excel 2019 & Microsoft PowerPoint 2019, FOM出版, ISBN:9784865103991
<授業計画の概要>
1タイトルデータサイエンス概論
事前学習
事後学習
(授業後)授業の振り返り(※)をMoodleに記入
※授業を通じて理解し説明できるようになったこと、理解が足りておらず未だ適切な説明ができないこと、これに対する自身の対応方針など
授業内容・授業ガイダンス
・データサイエンス概論の講義
・講義内容に関する小テスト
2タイトルオープンデータの取得と整理、e-Statからのデータ取得
事前学習
事後学習
(授業前)オープンデータに関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
(授業後)授業中のパソコン演習課題の解答を電子ファイルでMoodleに提出
授業内容・事前学習動画の内容に関する小テスト
・政府統計の総合窓口(e-Stat)にインターネットを介してアクセスし、そこから必要なデータを検索して取得するパソコン演習
3タイトルデータサイエンスとプログラミング、Excelの基礎
事前学習
事後学習
(授業前)データサイエンスとプログラミングに関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
(授業後)授業中に作成したパソコン演習解答のExcelファイルを提出
授業内容・事前学習動画に関する小テスト
・Excelの基本操作に関するパソコン演習
4タイトルベクトルと行列の基礎
事前学習
事後学習
(授業前)ベクトルと行列に関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
(授業後)授業中に作成したパソコン演習回答のExcelファイルを提出
授業内容・事前学習動画に関する小テスト
・ベクトルと行列の定義、加減乗算、逆行列などの基礎に関する講義
5タイトル統計グラフ、Excelで統計グラフを作成する
事前学習
事後学習
(授業前)統計グラフに関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
(授業後)授業中に作成した演習回答のExcelファイルを提出
授業内容・事前学習動画に関する小テスト
・Excelを使って棒グラフ、折れ線グラフ、円グラフ、積み上げ棒グラフなどの統計グラフを作成
6タイトルデータの代表値、Excelでデータの代表値を計算する
事前学習
事後学習
(授業前)データの代表値に関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
(授業後)授業中に作成した演習回答のExcelファイルを提出
授業内容・事前学習動画に関する小テスト
・Excelを使って平均値、中央値、最頻値、分散、不偏分散、標準偏差などを計算
7タイトル箱ひげ図
事前学習
事後学習
(授業前)四分位数と箱ひげ図に関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
授業内容・ 事前学習動画に関する小テスト
・ Excelを使って四分位数の計算と箱ひげ図の作成に関する講義
・ 講義内容に関する小テスト
8タイトルExcelで箱ひげ図を描く
事前学習
事後学習
(授業前)箱ひげ図に関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
(授業後)授業中に作成した演習回答のExcelファイルを提出
授業内容・事前学習動画に関する小テスト
・Excelを使ってヒストグラムと箱ひげ図の作成
9タイトル相関
事前学習
事後学習
(授業前)相関に関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
(授業後)授業中に作成した演習回答のExcelファイルを提出
授業内容・事前学習動画に関する小テスト
・相関係数、相関と因果、疑似相関などに関する講義
・Excelを使って相関係数の計算と散布図の作成
10タイトル回帰直線と決定係数、相関関係と因果関係
事前学習
事後学習
(授業前)回帰直線と決定係数に関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
授業内容・事前学習動画に関する小テスト
・相関係数、回帰直線、決定係数などに関する講義
11タイトルExcelで回帰分析を行う
事前学習
事後学習
(授業前)回帰分析に関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
(授業後)授業中に作成した演習回答のExcelファイルを提出
授業内容・事前学習動画に関する小テスト
・Excelの分析ツールを使って回帰分析のパソコン演習
12タイトル確率と場合の数
事前学習
事後学習
(授業前)確率と場合の数に関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
授業内容・事前学習動画に関する小テスト
・確率、順列、組合せ、場合の数に関する講義
13タイトル確率と二項分布
事前学習
事後学習
(授業前)確率と二項分布に関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
授業内容・事前学習動画に関する小テスト
・確率分布、確率変数、確率密度関数、二項分布、大数の法則に関する講義
14タイトルデータサイエンスの手法
事前学習
事後学習
(授業前)データサイエンスの手法に関する事前学習動画を視聴
(授業後)振り返りを行い、その結果をMoodleに記入
授業内容・事前学習動画に関する小テスト
・クロス集計、決定木、アソシエーション分析、クラスタリングに関する講義
15タイトル機械学習・AI概論
事前学習
事後学習
(授業前)第1回~第14回授業の講義資料、パソコン演習課題ファイル、自身で記入した振り返りを参照し、学習した内容を再確認
(授業後)最終課題レポートを電子ファイルでMoodleに提出
授業内容・機械学習とAIに関する講義
・講義内容に関する小テスト
・授業の最終課題レポート課題に関する説明
<備考>
(未登録)