授業科目名	システムダイナミックス及び実習
時間割番号	LEV233
担当教員名	島　　弘幸
開講学期・曜日・時限	後期・火・III	単位数	2
＜対象学生＞
非開講
＜授業の目的＞
物理学の視点から複合的なシステムとして存在する自然環境や社会現象を簡便にモデル化し、システムダイナミックスの手法を用いてシステムの振舞いを解析する手法を学ぶ。汎用ソフトのSTELLAを利用してシミュレーションの実習も行う。
＜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）
生命環境学部>環境科学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質）   EV-A 専門 基礎 環境基礎：環境問題の背景と概要を、その歴史、原因、対策などから説明できる ◎ EV-B 専門 環境理解：大気、水、土壌、生物と人間との関わりを科学的に理解し、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 EV 1 複雑な社会システムや環境システムの振舞を知る手法として、コンピュータシミュレーションに習熟する。 EV-A 2 システムを簡単な物理モデルで記述し、システムの特徴を調べることができる。この授業の目標は、複雑なシステムを物理学の視点から簡単なモデルに書き換え、システムシミュレーションの技法を駆使して、システムの振舞を理解できるようになる。 EV-B
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 50% 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 2 50% 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 合計 100%
＜授業の方法＞
前半で講義を行い、後半で講義に関連した内容のコンピュータ実習を行う。 講義は行わず実習のみを行うこともある。
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
教科書を指定しないかわりに、講義内容に関連する資料をその都度配布する。
＜テキスト＞
(未登録)
＜参考書＞
M.L.Deaton & J.J.Winbrake, Dynamic Modering of Environmental Systems, Springer 2000, ISBN:0387988807
＜授業計画の概要＞
1 タイトル システムダイナミックスの概要 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 自然環境や社会システムのような複雑なシステムのシミュレーションを実行するために発展してきたシステムダイナミックス手法について説明する。 2 タイトル シミュレーションソフトSTELLA に関する説明 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 実習で利用する汎用ソフトSTELLA の特徴や使用方法について説明する。 3 タイトル システムの基本要素システム思考 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 静的システムとダイナミックシステムの例を用いて、入力・出力、フィードバック機構など、システムの特徴的な振舞を理解する。 4 タイトル 環境システムにおける基本的なモデル概念 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 個体数の変動は環境・社会システムを記述する上で欠くことのできない特徴であることから、人口の変動を基本とした環境システムについて説明する。 5 タイトル 線形的な成長と激衰、指数関数的な成長と激衰 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 簡単なシステムとして物理量が線形的に増加・減少あるいは指数関数的に増加・減少を続けるシステムの振舞を解析的に理解する。 6 タイトル ロジスティックな成長 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 力学的にもよく知られているロジスティック曲線にしたがう人口増加を例としてシステムを記述し素の振舞を理解する。 7 タイトル オーバーシュートと崩壊 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 ロジスティックなシステムの応用として人口と資源が相互に関連し合うオーバーシュートと崩壊の振舞を理論的に学習する。 8 タイトル 捕食・非捕食の振動システム 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 捕捉と非捕食の物理モデルも相互に関連し合うシステムの振舞を示すが、時間とともに周期が４分の１ずれた力学的な振動現象を示すことを学ぶ。 9 タイトル レポート作成（これまでの学習のまとめ） 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 システムの振舞を理解する上で重要な基本的振舞について理解度を評価するためにレポートを作成させる。 10 タイトル 生態系における物質循環システム 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 炭素や窒素、イオウ、リン、水などの物質循環における特徴及びフローに関するドナー・レセプター制御について学習する。 11 タイトル 温室効果と地球温暖化１（温暖化モデルの説明・理論解析） 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 温暖化を物理的に捉え、太陽エネルギー流量に対する温室効果ガスの影響に関する理論解析と導出されたレート方程式の振舞について学習する。 12 タイトル 温室効果と地球温暖化２（シミュレーションプログラムの作成） 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 エネルギーの流れに着目した物理モデルとして地球温暖化モデルをSTELLAを利用してプログラミングする。 13 タイトル 地球温暖化シミュレーションのレポート作成１ 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 シミュレーションを実行し、物理的に計算される地球の平均気温と同じ温度が導出されることを学ぶ。 14 タイトル 地球温暖化シミュレーションのレポート作成２ 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 温暖化モデルの物理パラメータ（潜熱･顕熱、惑星反射率、吸収･反射率等）を変更することによって、地球の平均気温やエネルギーの流れがどのように変化するのかを見る。 15 タイトル 地球温暖化シミュレーションのレポート作成３ 事前学習 事後学習 授業後に、課題レポートをPDFファイルでMoodleに提出します 授業内容 温暖化を促進する正のフィードバックや抑制する負のフィードバックを同定し、地球温暖化をよりよく理解する。全体的なシステムの振舞をレポートにまとめる。 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜備考＞
(未登録)