微積分や線形代数の高等学校程度の知識を前提として、数式処理システムの使い方を修得し、プログラムを作成することができるようになることが目的です。数式処理システムは、電卓のように数値の加減乗除を行うだけでなく、文字を含む数式の加減乗除や微積分などの処理が可能な数式処理言語を備えています。授業ではまず,数式処理システムの基本機能とそのプログラミング文法の基礎について説明します。続いて受講生自らが数学の問題を数式処理システムで解く、プログラミングを行うといった演習に取り組みます。 この授業は「教育データサイエンティスト養成プログラム科目(選択必修)」です。また,数理データサイエンス・AI教育プログラムの応用基礎レベル科目(必修)です。また,この授業は「数理・データサイエンス・AI 教育プログラム認定制度」の応用基礎レベル科目です。 この授業は対面授業です。対面授業が中止になった場合には,Teamsを用いて授業を行います。
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(1)数式処理システムの基本的な命令を利用することができるようになる。 (2)数式処理システムをプログラミング言語として利用してプログラムを作成することができるようになる。 (3)(発展的目標)与えられた課題を数式処理システムを利用して解決することができるようになる。
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第1回
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はじめに : 数式処理システムとは,Maximaの概要と使い方
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第2回
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式の計算:高校数学Iの内容を例として
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第3回
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方程式の解法 (1):maximaの命令を利用する
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第4回
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方程式の解法 (2):命令を作ってみる-二分法
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第5回
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線形代数の初歩:ベクトルと行列の演算
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第6回
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極限・微分・積分 : 微積分の初歩を題材にして
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第7回
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グラフの描画:さまざまなグラフの描画
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第8回
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プログラミング (1):条件判定と繰り返し
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第9回
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プログラミング (2):配列
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第10回
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プログラミング演習 (1):方程式の解法(二分法)
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第11回
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プログラミング演習 (2):方程式の解法(ニュートン法)
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第12回
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プログラミング演習 (3):逆正接関数と円周率
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第13回
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プログラミング演習 (4):積分の近似計算
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第14回
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プログラミング演習 (5):乱数の利用
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第15回
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まとめ
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講義科目ですが、実際の授業はコンピュータを用いた演習が中心です。授業資料はSULMSで授業前に提示しますので,それに基づいて2時間程度の事前学習を行ってもらいます。授業後には、授業中に課されたプログラミング演習(事後学習)が必要です(2時間程度)。
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ほぼ毎回授業中に課す課題について提出を求めます。下記の評価基準に照らしてそれらを評価します。
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秀:到達目標(1)-(3)が十分に達成できた。 優:到達目標(1)-(3)が達成できた。 良:到達目標(1)-(2)が達成できた。 可:到達目標(1)-(2)がある程度達成できた。 不可:到達目標(1)-(3)がいずれも達成できていない。
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授業中に資料を配布します。SULMSを用いた資料配布、課題提示、課題回収等も行います。
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インターネット上で検索すると,数式処理ソフトウェアに関する情報の入手が可能です。場合によっては利用するとよいでしょう。
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教育学部規定第4章第17条(定期試験)にある試験を受ける資格(出席時数)に注意してください。
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