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授業科目名 数値計算及び実習
時間割番号 TCE202
担当教員名 梶山 慎太郎
開講学期・曜日・時限 前期・金・II 単位数 2
<対象学生>
(未登録)
<授業の目的>
教育の情報化の推進のための取組が小学校,中学校,高等学校等で進められているように,デジタル人材の需要が高まる中,本講義では実験データの統計処理や微分方程式の求解など,今後の学業および就職後に求められるコンピュータを用いた数値計算を行うための基礎を学びます.そのために,初学者用のプログラミング言語として,また科学計算のための言語として利用が進んでいるPythonを用いて,数値計算のための基本的な知識を身につけます.
<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)
工学部>土木環境工学科向け
記号コンピテンシー(能力・資質)説明 
CE-A専門(B)技術者としての知的基盤の形成科学技術における基礎としての数学、自然科学、情報処理能力を身につけ、知的基盤を形成して、これを応用することができる。
<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
CE
1Pythonのプログラム言語を理解し、計算を行うことができる。CE-A
2Pythonを用いて複雑な処理を行うことができる。CE-A
<成績評価の方法>
目標No割合評価の観点
180%プログラムを作成する4回程度のレポートにより評価する。
220%最終課題に関するレポートにより評価する。
合計100% 
<授業の方法>
コンピュータを用いてプログラムの作成を行い、様々な数値計算を行う。
<受講に際して・学生へのメッセージ>
プログラミングの基礎は、科学技術に関わるうえで必要な知識です。
<テキスト>
(未登録)
<参考書>
  1. 山田祥寛著, 独習Python, 翔泳社, ISBN:9784798163642,
    (2020年出版)
<授業計画の概要>
1タイトル講義の概要
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容プログラミングの必要性とPython言語について
2タイトル変数の型と四則演算
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容変数とその型について理解し、四則演算について学習する。
3タイトル配列とベクトル
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容プログラムにおける配列とベクトルの表現について学習する。
4タイトル演習:配列とベクトル
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容配列とベクトルについて演習を行う。
5タイトル演習:行列
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容配列を用いて行列の計算について演習を行う。
6タイトル繰返し演算
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容for文を用いた繰返し演算について学習する。
7タイトル演習:繰返し演算
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容for文を用いた繰返し演算について演習を行う。
8タイトル条件分岐
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容if文を用いた条件分岐の処理方法について学習する。
9タイトル複雑なフロー制御
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容for文やif文を組み合わせて、複雑なフロー制御の方法について学習する。
10タイトル組込み関数
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容Pythonの組込み関数について学習する。
11タイトルファイルの読み書き
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容ファイルからデータを読み込む方法について学習する。
12タイトル連立1次方程式の解法(前進消去)
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容ガウスの消去法により連立1次方程式を解く方法について学習する。
13タイトル連立1次方程式の解法(後退代入)
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容ガウスの消去法により連立1次方程式を解く方法について学習する。
14タイトルライブラリ
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容Pythonのライブラリを用いる方法について学習する。
15タイトルまとめ
事前学習
事後学習
事前学習:講義内容に関する情報を図書やWebで調べる
事後学習:講義で学習した内容について確認する
授業内容Pythonによるプログラミングについて総括し、最終課題レポートに取り組む。
<JABEEプログラムの学習・教育目標との対応>
《土木環境工学科》
(B) 技術者としての知的基盤の形成
 科学技術における基礎としての数学、自然科学、情報処理能力を身につけ、知的基盤を形成して、これを応用することができる。
<備考>
本科目は,以下のような位置づけである.
情報処理実習(1年前期) → 数値計算及び実習(2年前期)