データSとAI A

データサイエンスとAIの初歩Aコーステキスト

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学習指導案

学習指導案

■単元名
データサイエンスとAIの初歩Aコース Unit1-4 Pythonの基礎

■単元の学習目標
Pythonの基礎的な文法について学ぶ。
Pythonの構造化プログラミングについて学ぶ。
Pythonのオブジェクト指向プログラミングについて学ぶ。
Pythonのライブラリ、特にnumpy、 matplotlibについて学ぶ。

■テーマ選定の理由
データサイエンスやAIの研究開発においてPythonが頻繁に用いられている。Pythonの基礎的な文法やライブラリの使い方を学ぶことにより、今後の学習をスムーズに進められるようにする。

■単元の学習計画
カリキュラム
Pythonの基礎A 変数、演算子、リストなど Unit1 60分
Pythonの基礎A 構造化プログラミングなど Unit2 60分
Pythonの基礎B オブジェクト指向プログラミングなど Unit3 60分
Pythonの基礎B ライブラリなど Unit4 60分

■育成したい思考力
ロジカルシンキング

■評価計画
Pythonの基礎的な文法について理解している。
Pythonの構造化プログラミングについて理解している。
Pythonのオブジェクト指向プログラミングについて理解している。
Pythonのライブラリ、特にnumpy、 matplotlibについて理解している。

■応用・発展
構造化プログラミングにより独自のプログラムを作成してみる。

講義

Unit 1

テンプレートプログラムを以下からダウンロードします。
Pythonの基礎A
 変数
演算子
リスト
多次元配列

Unit 2

Pythonの基礎A
 構造化プログラミング
繰り返し構造の応用
リスト内包表記
簡単な関数
誤差
練習問題

Unit 3

Pythonの基礎B
 関数の応用
2分法
クラス

Unit 4

Pythonの基礎B
 ライブラリのインポートの仕方
標準ライブラリ
numpy
matplotlib
2次元画像
サブプロット
練習問題

学習指導案

学習指導案

■単元名
データサイエンスとAIの初歩Aコース Unit5-8 数と暗号

■単元の学習目標
数の体系について学ぶ。
素数の判定方法について学ぶ。
共通鍵暗号方式について学ぶ。

■テーマ選定の理由
データサイエンスやAIの分野では数学の基礎知識が前提となることが多い。複素数を含む数の体系や素数判定アルゴリズムはその基礎知識のひとつである。また、暗号技術はネットワークを介して情報をやり取りするときには欠かせない技術となっている。その仕組みを知っておくことには大きな意味があると考えられる。

■単元の学習計画
カリキュラム
数の体系など Unit5 60分
マンデルブロ集合 Unit6 60分
素数判定アルゴリズムなど Unit7 60分
暗号技術 Unit8 60分

■育成したい思考力
ロジカルシンキング

■評価計画
数の体系について理解している。
素数の判定アルゴリズムについて理解している。
共通鍵暗号方式について理解している。

■応用・発展
最近の暗号技術について調べてみましょう。

講義

Unit 5

数と暗号
 数の体系
複素数
充填ジュリア集合

Unit 6

数と暗号
 マンデルブロ集合

Unit 7

数と暗号
 素数判定アルゴリズム
因数分解
素因数分解

Unit 8

数と暗号
 暗号の話
簡単な暗号
暗号界の革命

学習指導案

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■単元名
データサイエンスとAIの初歩Aコース Unit9-12 関数と微分

■単元の学習目標
y = f(x)で表されるグラフを描けるようにする。
z = f(x, y)で表される3次元のグラフを描けるようにする。
f(x, y) = 0で表される陰関数のグラフを描けるようにする。
投げた物体の軌跡を描けるようにする。
極限と微分の考え方を理解する。

■テーマ選定の理由
様々な数式で表されるグラフは、実際に描いてみることで、その性質をつかむことができる。また、極限や微分は人工知能のプログラミングなどで必要となる数学的基礎である。

■単元の学習計画
カリキュラム
Matplotlibによるy = f(x)のグラフ Unit9 60分
Sympyで方程式を解く
1次関数の応用
Numpyを活用したグラフ表示 Unit10 60分
3次元 z = f(x, y)のグラフ
Sympyによる陰関数f(x, y) = 0のグラフ表示 Unit11 60分
2次関数の応用 投げた物体の軌跡
極限 Unit12 60分
微分の考え
Sympyを用いた微分

■育成したい思考力
ロジカルシンキング

■評価計画
y = f(x)で表されるグラフが描ける。
z = f(x, y)で表される3次元のグラフが描ける。
f(x, y) = 0で表される陰関数のグラフが描ける。
投げた物体の軌跡を描ける。
極限と微分の考え方を理解している。

■応用・発展
いろいろな関数で表されるグラフを描いてみましょう。
いろいろな関数を微分してみましょう。

講義

Unit 9

関数と微分
 Matplotlibによる関数のグラフ
Sympyで方程式を解く
1次関数の応用

Unit 10

関数と微分
 Numpyを活用したグラフ表示
3次元のグラフ

Unit 11

関数と微分
 Sympyによる陰関数のグラフ表示
2次関数の応用

Unit 12

関数と微分
 極限
微分の考え
Sympyを用いた微分
Ex-Gram エクスグラム 小中高生向けプログラミング教室