理学部化学科

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情報科学概論II
Introduction to Information ScienceⅡ

担当教員  菅井 俊樹、齋藤 良太
選択 | 2単位 | 1年秋学期

授業目的

講義では化学と関わりの深い分野でのコンピュータの利用法を取り上げる。表計算ソフトExcelを用いた種々の科学計算と分子描画や分子モデリングについて、実習形式をとりながら講義を進める。Excelを用いて物理科学的な計算や統計処理を行なうことができ、出版物のようにきれいな分子構造の図を描けるようになり、そして入門的な分子計算ができるようになることが目標である。

授業内容

講義は始めにExcelの利用法を講義し、次に分子描画と分子モデリングを扱う。Excelによる計算ではできるだけ化学に関連の深い題材を用いて説明する。
講義はマルチメディア施設において行なう。学生が各自パソコン上でソフトウェアーを操作し、手法や考え方の理解を深めることができるようにする。
No.1 表計算ソフトによる科学計算1 操作と編集: エクセルは学部学生にはビジネスツールと見なされ、自然科学にそれほど深い関係があるとは思われていない場合が多いが、実際に極めて有用なツールである。使用法が他のソフトウェアと異なる点が多いので、それらについて学ぶ(菅井)
No.2 表計算ソフトによる科学計算2 計算式:エクセルは電卓と異なり、多量のデータ計算を繰り返し行い、その結果を閲覧することに優れている。このために計算式というあまりなじみのないものを使用する。これについて学び、その有用性を理解する。 (菅井)
No.3 表計算ソフトによる科学計算3 関数1(数学関数):計算式として加減乗除を最も良く使用するが、自然科学において指数関数、対数関数、三角関数などは頻繁に現れる。これらをエクセル上でどのように用いるかを学ぶ。(菅井)
No.4 表計算ソフトによる科学計算4 グラフ作成 :エクセルでは多量のデータは数値の羅列として計算される。これらを人間が理解しやすいようにグラフ化することをエクセルで実現することを学ぶ。関数2(論理関数):No3で学んだ数学関数以外にも、条件に合致する数を数えるような論理関数をエクセルは多数持っている。これらの活用法について学ぶ。(菅井)
No.5 表計算ソフトによる科学計算5 統計解析(統計の計算、回帰分析):多量のデータをグラフ化して閲覧するだけでなく、分布がどのようになっているのか、平均値や分散などを計算する手法を学ぶ。さらに多数の測定値の間にどのような数量関係が成立するのかを算出する回帰分析について学ぶ。 (菅井)
No.6 表計算ソフトによる科学計算6 ユーザー定義関数(VBA):これまで学んだエクセルに最初から備わっている機能だけでも一般的なデータの取り扱いは十分であるが、さらに進んだ活用法として、VBAというプログラム言語を用いてユーザー定義関数という新しい関数を作る手法と、専用アプリケーションの作成手法について学ぶ。(菅井)
No.7 到達度確認試験(菅井)
講義で解説した操作がすべてできるようになっているかどうか確認する。
No.8 化学描画ソフトの利用1 ChemBioDrawをもちいた化学構造式の描画:基本操作1(齋藤)

ChemBioDrawで簡単な化学構造式の描画法を学び習得する。
No.9 化学描画ソフトの利用2 ChemBioDrawをもちいた化学構造式の描画:基本操作2(齋藤)

ChemBioDrawを用いて複雑な化学構造式やベジェ曲線の描き方を学び習得する。
No.10 化学描画ソフトの利用3 ChemBioDrawをもちいた化学構造式の描画:応用操作(齋藤)

ChemBioDrawとWordを用いて、卒業研究発表会要旨程度の化学構造式を組み込んだ書類の作成法を学ぶ。
No.11 分子モデリングソフトの利用① Spartanをもちいた有機分子の3次元構造の構築と構造最適化ならびに振動解析(齋藤)

Spartanを用いて、分子の構造最適化の方法、振動解析の方法を学び、実際に有機分子を構築してこれらの計算法を習得する。
No.12 分子モデリングソフトの利用② Spartanをもちいた有機分子の3次元構造の構築とエネルギープロファイル解析(齋藤)

Spartanを用いて、単結合周りのエネルギープロファイル解析の手法を学び習得する。
No.13 分子モデリングソフトの利用③ Protein Data Bank からのタンパク質3次元構造データの取得とレンダリング:バイオインフォマティクス入門(齋藤)

インターネットからタンパク質の三次元構造データを取得する方法、ならびにそのデータのレンダリング法を学び習得する。
No.14 到達度確認試験(齋藤)
講義で解説した操作がすべてできるようになっているかどうか確認する。
No.15 総括とまとめ(菅井・齋藤)

関連科目

予め学んでおくとよい科目:情報科学概論Ⅰ

この科目に続く内容の科目:
物理化学Ⅰ(再履修クラス) 物理化学Ⅱ(再履修クラス) 物理化学Ⅲ 物理化学演習Ⅰ 物理化学演習Ⅱ 物理化学実験 反応速度論 固体化学
物理化学実験、無機・分析化学実験、基礎計算機有機化学, 卒業研究

教科書・参考書

【教科書】
  • 指定しない
【参考書】
  • 内田典孝、「Spartan ワークショップノート 分子モデリング演習 初歩の初歩」 米国法人Wavefunction,Inc. 日本支店、2000円
【配布資料】
  • 講義に関係する資料を適宜配布する。一部の資料についてはウェブページで公開する。

評価方法

菅井分は理解の把握と学習の定着のため毎回簡単な演習問題をおこなう。
授業中の課題およびレポート(およそ50%)ならびに試験(およそ50%)をもとに評価する。

オフィスアワー

菅井:昼休み(1502A)
齋藤:木曜日15:00~16:00(1202B室)

その他

空き時間に繰り返し練習すること。

お問い合わせ先

東邦大学 理学部

〒274-8510
千葉県船橋市三山2-2-1
習志野学事部

【入試広報課】
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