理工学部Faculty of Science and Engineering
BSP100XE（初年次教育、学部導入教育及びリテラシー教育 / Basic study practice 100）自然科学の方法（情報）Methods in the Natural Sciences
彌冨 仁Hitoshi IYATOMI
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | H6128 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 火2/Tue.2 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
応用情報工学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
【outline and objectives】
Natural science is the study of discovering the general laws that exist behind phenomena through careful observation and inductive reasoning. This course is designed to provide students with a conceptual understanding of how various phenomena and objects in the world are expressed by theories and realized by technologies, using familiar examples to systematically understand the necessary theories.
In this course, we will firstly explore how the contents learned so far will be useful in the future and learn the relationship among academic disciplines to be learned from now. By acquiring the relevance among basic subjects and their application in science and engineering field, we aim to cultivate the foundation of self-motivated learning ability, problem finding and resolution ability.
【method】
“Why have we studied differential and integral calculus so far?” “What is the physical meaning of the imaginary number i?” Students will learn the "meaning of learning" by learning about actual applications. In this way, students will learn to look at phenomena and objects of observation not only superficially but also analytically based on mathematics and physics. In addition, students will be able to experience the essence of what they need to know as a science and engineering engineer through many exercises.
【goal】
Understand the basic issues behind basic science and engineering subjects, and acquire the basic skills to set up problems of interest and analyze them. Students will also develop the ability to summarize their own results.
【learning outside the classroom】
Homework to be completed during class time.
Review basic mathematics such as differential and integral calculus and probability.
At a minimum, students should be able to use tools such as Excel to the extent that they can analyze data on their own.
【grading criteria】
Final exam (50%)
Mid-term report (30%)
Exercise reports to be given during class (several times: 20% total)
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
これまでに学んできた数学や物理といった学問が、実際にどのように生かされているか、役に立っているのかを知り、またこれから学ぶ内容も含めて学問間の縦、横のつながりも広く把握する。理工系基礎科目間の関連性、その先にある応用を知ることにより、学ぶことの「目標」や「楽しさ」を身につけ自発的な学習能力、問題発見および解決能力の基礎を養うことを目標とする。
到達目標Goal
理工系基礎科目の背景にある基本的な事柄について理解し、自ら興味のある問題を設定し、それらについて解析する基礎力を身につける。また自らの成果をまとめる力も涵養する。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」と「DP2」と「DP4」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
自然科学は自然界で発生する現象の注意深い観察と帰納的推論により現象の背後に存在する一般的法則性を見出す学問といえる。世の中の様々な現象や物が、どのような理論で表現あるいは技術で実現されているかを、身近な例を挙げて必要な理論を系統立てて概念的に理解する。
「なぜこれまで微分積分を学んだのか？」、「虚数iはどのような物理的な意味があるのか？」等、これまで受け身的に学習してきた縦割りの学習分野に対して生じる疑問を、実応用を知ることにより、「学習する意味」を学ぶ。これにより現象や観察対象を表面的だけではなく、数学、物理学を基礎として解析的に見る眼の下地を養う。また今後学習する「理工系技術者として知っておくべき事柄」について、演習を多く取り入れて一足先に本質部分を体感する。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
あり / Yes
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[対面/face to face]：「君はなぜ理系を選んだのか？」
理系は得か？
自然科学の歴史と、現在の技術との関わり
第2回[対面/face to face]：なぜ微分積分を勉強してきたのか 1
生活の中にある微分積分
第3回[対面/face to face]：なぜ微分積分を勉強してきたのか 2
微分方程式
マクローリン展開、テーラー展開
第4回[対面/face to face]：なぜ微分積分を勉強してきたのか 3
微分方程式
第5回[対面/face to face]：データの取り扱い
統計の基礎1
平均、標準偏差、代表的な確率分布
第6回[対面/face to face]：データの取り扱い
統計の基礎2
偏微分と最小２乗法
第7回[対面/face to face]：技術文書作成 1
レポート、論文の構成、有効数字
理系のキャリアパス：博士号をとるには？
第8回[対面/face to face]：技術文書作成 2
片対数グラフ、両対数グラフ
第9回[対面/face to face]：コンピュータの仕組みの基礎 1
科学技術の飛躍 トランジスタの開発
第10回[対面/face to face]：コンピュータの仕組みの基礎 2
コンピュータ論理回路
第11回[対面/face to face]：異なる視点から対象を観察する 1
フーリエ級数展開
第12回[対面/face to face]：異なる視点から状態を観察する 2
フーリエ変換
なぜ、虚数iを勉強してきたか？
第13回[対面/face to face]：データの隠れた関係を見つけ出す
多変量解析の導入（重回帰分析の基礎）
第14回[対面/face to face]：担当教員の研究紹介と、上記技術の関わり
担当教員の研究内容の紹介
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】・授業時間中に出される宿題を解く
・各自プリントを参考にして、興味のある分野の予習、復習を期待する。
（この科目が、大学でこれから学ぶ理工学系の科目の縦横の関連をかみ砕いて伝えて、興味を持たせること、自分で問題を見つけて解決する力を身につけることを目的としているため）
・最低限、データを自分で解析できる程度にExcelなどのツールを使えるようにしておく
テキスト（教科書）Textbooks
特に指定しない
（授業でプリントを配布）
参考書References
参考図書：
「絶対わかる物理数学」 (白石清著 講談社)
数学物理分野の参考図書：
「実例で理解する技術者のための実用数学」 (相良紘著 日刊工業新聞社)
統計分野の参考図書：
「統計解析のはなし」 (石村貞夫著 東京書籍)
「多変量解析のはなし」 （有馬哲、石村貞夫著 東京書籍）
成績評価の方法と基準Grading criteria
期末試験もしくはレポート (50%)
中間レポート (30%)
授業中に行う演習レポート（数回:計20%）
最終課題以外の授業内、あるいはレポート課題については、次回以降の授業内で説明を行い、評価については、授業支援システムなどを通じてフィードバックを行う。
原則は上記であるが、授業の実施形態により変わる可能性がある。
授業内で通知する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
演習を増やす.
教員の研究との関連性をより明らかにする。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
授業中には必要としないが、各自の復習時などにNotePCを利用すると便利
その他の重要事項Others
高校時代の数学（微分・積分）など基礎的な内容を復習しておいてください。
この科目は教職の「解析学」に相当する科目です。
オンラインでの開講となった場合、オンライン授業の方法や授業計画の変更、成績評価方法の変更などについては、学習支援システムでその都度提示する。担当教員から学習支援システムを通じた連絡がないか、日ごろからよく確認するようにしてください。