1999 Fiscal Year Annual Research Report
高専における数学教育に環境シュミレーションを導入するための基礎研究
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10680299
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| Research Institution | Fukui National College of Technology |
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Principal Investigator |
坪川 武弘 福井工業高等専門学校, 一般科目・自然系, 助教授 (70236941)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅木 富士夫 福井工業高等専門学校, 一般科目・自然系, 教授 (50042966)
藤原 正敏 福井工業高等専門学校, 電子情報工学科, 教授 (80042977)
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| Keywords | 環境シミュレーション / 応用数学教材 / 大気海洋大循環モデル / CCM3 / IPCC / 微分方程式 |
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| Research Abstract |
本研究は、高等専門学校(高専)での応用数学の課程において環境問題の研究・解析に用いられる数学的概念と手法を教材として取り入れることの可能性を探ることを基本目標として進めてきた。
その中で、(1)環境科学に関する基礎的な物理・化学現象にもとづく数理モデルのなかから、大気・海洋大循環モデルなどの主要な部分のシュミレーション技法の調査をおこなった。対象としたのは米国で公開されているプログラムCCM3とIPCCの報告書、及び関連の研究である。その中の数学的手法と現在の数学・応用数学の課程とを比較検討し、微分方程式の分野、数値解析の分野等に教材化されうるものがあることが判明した。(2)応用数学の重要な柱でありながら実際には授業化しにくい「微分方程式の設計(立式)と解法」を、環境科学の数理モデルと数値解法を素材とする教材を用いた教科内容として練り上げる試みを二酸化炭素の循環モデルをてがかりに行った。これはボックスモデルで表現しやすい利点がある。(3)3次元モデルの簡略化の可能性の探求と教育用ともなる低次元モデルの開発を行うことを進めてきた。この部分は現在も継続中である。3次元モデルの実行には専用のUNIXワークステーション(科研費で購入)を用い、低次元モデルの開発にはパーソナルコンピュータ上でのシステムダイナミックのためのシミュレーションソフト(ステラ)を利用することとした。また、専用機によってそのプログラムの公開とネットワーク経由での数値実験データの効果的な可視化表現を行うことも目指してきたが現段階では実現していない。
環境関連科学は自然科学の分野にとどまらず社会科学の分野へも広がりをみせている。応用数学の教材としてこれらの中からたくさんの素材が選べるであろうということは今回の研究でもその一端が示された。
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