Web Syllabus(講義概要)
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プログラミングI
英文名Programming I
科目概要データサイエンス学科2年前期、2群科目、必修、演習、3単位
科目責任者 石井 良樹
担当者(※は実務経験のある教員) 石井 良樹渡辺 豪
講義室

教員免許取得のための必修科目

科目教科及び教科の指導法に関する科目(高等学校 情報)
各科目に含めることが必要な事項
  • 教科に関する専門的事項 コンピュータ及び情報処理(実習を含む。)

授業の目的

データサイエンスで広く使用されているプログラミング言語であるPythonを用いて、プログラミングの基礎を学ぶ。プログラミング環境の構築から始め、Pythonの動かし方とスクリプトの書き方を学習して、プログラミングの活用方法について理解し、最終的には簡単な統計処理を実施できるまでを目的とする。

教育内容

データサイエンスの基礎となるプログラミング手法について学習する。プログラミング言語はPythonを対象とし、コンピュータの使い方からPythonのインストールと環境構築、クラウド環境の利用方法、プログラミングにおける数値や文字列の取り扱い、変数と型、Pythonの組み込み関数・配列処理、条件分岐や反復処理、モジュールの使用方法、ファイル入出力、異常検出と強制終了の方法について説明する。授業後半には、平均や分散などの統計処理を題材としたPythonによる統計処理の方法について解説する。

教育方法

板書・配布資料による講義をしたのち、各自のPCを用いてプログラミング演習を実施する。
授業では毎回レポート課題を課し(初回を除く)、次回の授業ではその内容の解説を行う。

卒業・学位授与の方針と当該科目の関連

DP4、DP5

授業内容(シラバス)

項目内容担当者日時
1・2

プログラミング環境の構築 コンピュータの仕組み、ターミナルとコマンドラインについて理解する。
プログラミングの基礎を学び、開発環境を構築する。
石井 良樹
渡辺 豪
4/12③④
3・4

プログラミングの基礎とPythonの仕組みPythonのスクリプトと対話モードを学習する。
クラウド開発環境を理解する。
石井 良樹
渡辺 豪
4/19③④
5・6

データの演算と結果の出力データと型(整数、実数、文字列)を理解する。
四則演算を実行し、ターミナルへの出力形式を学ぶ。
石井 良樹
渡辺 豪
4/26③④
7・8

配列・関数と引数データの配列と並び替え、リストとタプルを理解する。
組み込み関数と引数、関数の定義を学ぶ。
石井 良樹
渡辺 豪
5/10③④
9・10回条件分岐と繰り返し処理反復処理をプログラミングする(基礎編)。
if文とfor文、while文の仕組みを理解する。
石井 良樹
渡辺 豪
5/17③④
11・12回拡張機能の活用反復処理をプログラミングする(応用編①)。
モジュールを活用し、演算処理速度について学ぶ。
石井 良樹
渡辺 豪
5/24③④
13・14回エラー処理の方法反復処理をプログラミングする(応用編②)。
データの異常検知と途中終了の仕組みを理解する。
石井 良樹
渡辺 豪
5/31③④
15・16回データの読込とグラフ作成外部データの読み込みとその反復処理を実行する。
Pythonを用いてグラフを作成する。
石井 良樹
渡辺 豪
6/7③④
17・18回統計処理1平均・中央値・分散・標準偏差を解析する。
Pythonによる最小二乗法と回帰分析を学ぶ。
石井 良樹
渡辺 豪
6/14③④
19・20回統計処理2統計データからヒストグラムを解析する。
乱数の生成を理解し、思考実験を行う。
石井 良樹
渡辺 豪
6/21③④
21・22回統計処理3Pythonを用いて二項分布と正規分布を学ぶ。石井 良樹
渡辺 豪
6/28③④
23・24回まとめ全体の確認と復習を行う。石井 良樹
渡辺 豪
7/5③④
1・2

項目
プログラミング環境の構築
内容
コンピュータの仕組み、ターミナルとコマンドラインについて理解する。
プログラミングの基礎を学び、開発環境を構築する。
担当者
石井 良樹
渡辺 豪
日時
4/12③④
3・4

項目
プログラミングの基礎とPythonの仕組み
内容
Pythonのスクリプトと対話モードを学習する。
クラウド開発環境を理解する。
担当者
石井 良樹
渡辺 豪
日時
4/19③④
5・6

項目
データの演算と結果の出力
内容
データと型(整数、実数、文字列)を理解する。
四則演算を実行し、ターミナルへの出力形式を学ぶ。
担当者
石井 良樹
渡辺 豪
日時
4/26③④
7・8

項目
配列・関数と引数
内容
データの配列と並び替え、リストとタプルを理解する。
組み込み関数と引数、関数の定義を学ぶ。
担当者
石井 良樹
渡辺 豪
日時
5/10③④
9・10回
項目
条件分岐と繰り返し処理
内容
反復処理をプログラミングする(基礎編)。
if文とfor文、while文の仕組みを理解する。
担当者
石井 良樹
渡辺 豪
日時
5/17③④
11・12回
項目
拡張機能の活用
内容
反復処理をプログラミングする(応用編①)。
モジュールを活用し、演算処理速度について学ぶ。
担当者
石井 良樹
渡辺 豪
日時
5/24③④
13・14回
項目
エラー処理の方法
内容
反復処理をプログラミングする(応用編②)。
データの異常検知と途中終了の仕組みを理解する。
担当者
石井 良樹
渡辺 豪
日時
5/31③④
15・16回
項目
データの読込とグラフ作成
内容
外部データの読み込みとその反復処理を実行する。
Pythonを用いてグラフを作成する。
担当者
石井 良樹
渡辺 豪
日時
6/7③④
17・18回
項目
統計処理1
内容
平均・中央値・分散・標準偏差を解析する。
Pythonによる最小二乗法と回帰分析を学ぶ。
担当者
石井 良樹
渡辺 豪
日時
6/14③④
19・20回
項目
統計処理2
内容
統計データからヒストグラムを解析する。
乱数の生成を理解し、思考実験を行う。
担当者
石井 良樹
渡辺 豪
日時
6/21③④
21・22回
項目
統計処理3
内容
Pythonを用いて二項分布と正規分布を学ぶ。
担当者
石井 良樹
渡辺 豪
日時
6/28③④
23・24回
項目
まとめ
内容
全体の確認と復習を行う。
担当者
石井 良樹
渡辺 豪
日時
7/5③④

到達目標

コンピュータにおけるPythonの仕組みについて理解し、プログラミング環境を構築できるようになること、またスクリプトまたは対話モードのPythonを使って数値計算や文字列を出力でき、条件分岐・反復処理や表形式データの読み込みから特定の条件を満たす行の抽出、平均や分散などの統計量を計算できるようになることで、将来的にデータサイエンスの課題を進める基盤構築を目指す。

評価方法

毎回の授業(初回を除く)にて実施する課題の消化状況(40%)と、レポート課題(60%)の成績で評価する。

準備学習(予習・復習等)

【講義時間外に必要な学修時間:87時間】
予習:初回の授業以降にて配布するプリントテキストを読み、疑問点を明確にしておくこと。また「データエンジニアリング演習」で学習した内容と併せて予習しておくこと。
復習:初回で構築するプログラミング環境を使って、授業で学習したPythonの利用方法の復習とプログラムの書き換えによる反復練習を実施すること。3回目以降の授業から課すレポート課題について実施しつつ、次回の授業の解説の内容を基にして理解を深めること。

備考・その他

・演習は各自のPCを使って実施するため、毎回持参すること(初回から必須)。
・レポート課題については、次回の授業にて解説を実施する。
・授業時間内に演習の時間を設けるため、不明な点については積極的な質問を推奨する。授業時間後にも質問時間を設ける予定だが、その他にもメール・対面にて質問を受け付ける。
【科目ナンバリング:FU202-CF02】
【関連科目:データサイエンスイノベーション演習、データエンジニアリング演習、データハンドリングと可視化】

教材

種別書名著者・編者発行所
教科書配布資料あり
参考書Pythonスタートブック
[増強改訂版]
辻 真吾(著)技術評論社
教科書
署名
配布資料あり
著者・編者
発行所
参考書
署名
Pythonスタートブック
[増強改訂版]
著者・編者
辻 真吾(著)
発行所
技術評論社