学部専門教育
理学
2003
教職総合演習
現代社会における数値計算の役割
大西 明(理学研究院)
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学部専門教育 教職総合演習 現代社会における数値計算の役割(2003)

教員
大西 明(理学研究院)
概要

現代社会においてはコンピュータの利用は必要不可欠になっている。これは単なる娯楽のためというだけでなく、高齢化社会において少ない労働力で高い作業効率を得ることが、我国の社会における課題となっているためでもある。

このことは教育現場にも当てはまり、日本全体で教材を共同で利用するなど、コンピュータやネットワークを使った教育の効率化の可能性はたいへん大きい。

このような作業効率・教育効率の向上の上では、様々な機能を提供するサーバーコンピュータ (多くは Unix ワークステーション) を使いこなせること、サーバー上でのプログラムを作成する技術、そして Webpage やプリントでの表現等の重要性が今後増していくものと考えられる。

この授業では、サーバーとして用いられている Unix コンピュータ上で実際にプログラムを組み、数値計算による問題解決を体験することを通じて、必要なコンピュータの利用法、プログラムのアルゴリズムの構築方法、計算結果の可視化 (グラフ化)、Webpage へのグラフの表示、TeX などを利用した数式・図を含むプリント作成方法等について修得することを目的とする。

講義資料

1.演習の目的と最初の Webpage 作成

2.数値微分の説明ページを作る

3.積分の説明ページを作る

4.微分方程式の説明プリントを作る

5.微分方程式の説明プリントを作る (続き)

6.3次元グラフ付きの説明プリントを作る

7.重力振り子の問題

8.重力振り子の問題(続き)

9.空気抵抗がある場合の物体の落下:概念図を作る

10.空気抵抗がある場合の物体の落下(続き)

11.円運動と振動運動の関係

12.円運動と振動運動の関係 (続き、概念図の例)

13.演習のまとめ

 

配布資料
PDF

 

参考資料
ZIP(HTMLファイルをZIPで圧縮しています)
数値計算演習(2003)もご覧ください。

 

‡ これらの資料は制限資料です。

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タグ
対象
理学部
単位等
2単位
キーワード
Windows, Unix, プログラム開発, 数値計算, Fortran, Webpage
シラバス

<授業の目標>

現代社会においてはコンピュータの利用は必要不可欠になっている。これは単なる娯楽のためというだけでなく、高齢化社会において少ない労働力で高い作業効率を得ることが、我国の社会における課題となっているためでもある。 このことは教育現場にも当てはまり、日本全体で教材を共同で利用するなど、コンピュータやネットワークを使った教育の効率化の可能性はたいへん大きい。 このような作業効率・教育効率の向上の上では、様々な機能を提供するサーバーコンピュータ (多くは Unix ワークステーション) を使いこなせること、サーバー上でのプログラムを作成する技術、そして Webpage やプリントでの表現等の重要性が今後増していくものと考えられる。 この授業では、サーバーとして用いられている Unix コンピュータ上で実際にプログラムを組み、数値計算による問題解決を体験することを通じて、必要なコンピュータの利用法、プログラムのアルゴリズムの構築方法、計算結果の可視化 (グラフ化)、Webpage へのグラフの表示、TeX などを利用した数式・図を含むプリント作成方法等について修得することを目的とする。 到達目標 Windows および Unix コンピュータの利用法の習得、プログラム作成とアルゴリズム構築の基礎的段階、および、Webpage やプリントなどへの(グラフなどの)計算結果の開示の3点ができるようになることを目標とする。

<授業計画>

この授業では、まず現代社会における数値計算の必要性について説明した後、端末(クライアントコンピュータ)として利用する Windows パソコンの使い方、実際にプログラムを作り、走らせるサーバコンピュータである Unix ワークステーションの使い方について学ぶ。 実際に作成するプログラムとしては、物理系での開講となることから、物理でしばしば用いられる内容(数値積分法、常微分方程式の数値解法、一般方程式の数値解法、モンテカルロ法)の数値計算を例にとる。 プログラム言語としては、数値計算上は標準的である Fortran を用いる。また、これと同時に、E-mail を使った情報のやり取り、計算結果の可視化 (グラフ作成)、Webpage への表現、などについても学ぶ。

<評価の基準と方法>

出席状況とレポートにより判断する。レポートは作成したプログラムと説明を E-mail で提出する。

<備考>

情報処理を履修していることが望ましい。微積分の基礎は必要。

<教科書>

授業中に配布するプリント Webpage (http://kotan.ec.hokudai.ac.jp/~s-0007/)

備考
学生による動画紹介レビュー

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