化学計算｜シラバス情報

科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)

化学計算

科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)

Computation in Chemistry

授業コード　Class code

991337Z

科目番号　Course number

13CHZZZ301

教員名

高橋　芳行

Instructor

Yoshiyuki Takahashi

開講年度学期

2026年度後期

Year

2026年度

Semester

②Second semester

曜日時限

水曜5限

Class hours

Wednesday 5th Period

開講学科・専攻　Department

理学部第一部　化学科

Department of Chemistry, Faculty of Science Division Ⅰ

単位数　Course credit

2.00単位

授業の方法　Teaching method

演習

Seminar

外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)

-

授業の主な実施形態　Main class format

① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

概要　Description

多くの研究室で広く使われている量子化学計算の基礎として、ExcelやVBAを用いてコンピューターによる数値の扱い方の基本を学んだ上で、化学計算ソフトウエアMaterials Studioを用いた各種計算法の実習をおこなう。

目的　Objectives

化学で扱う分子の形態や結晶構造、反応性、物性等の研究において広く用いられるようになってきている化学計算ソフトウエアを正しく活用するためには、コンピューターによる数値の扱い方の基礎として基本的なプログラミングの経験があることが望ましい。また、プログラミング能力は、測定データの数値処理をはじめ、あらゆる場面において活用できる能力である。そのような観点から、本科目では各自でコンピューターを用いてプログラミングをおこない、数値の扱い方や基本的な計算法に習熟した後に、化学計算ソフトウエアを用いた実習をおこなう。

到達目標　Outcomes

Excelを用いた数値処理やプログラミングをおこなって、数値の扱い方や基本的なアルゴリズムを理解し、計算の感覚を身につけた上で、化学計算ソフトウエアを用いた実際の分子についての各種計算ができるようになる。

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/

履修上の注意　Course notes prerequisites

２年次の「電子計算機」を履修していることが望ましいが、未受講であってもVBAのプログラミング経験がある者や改めて学ぶ意欲がある者には履修を認める。本講で扱うVBAによるプログラミングはごく基本的な内容なので、プログラム経験に関わらず積極的な履修を期待する。
実習は各自で持参したPC（BYOD）を用いて行う。WordおよびExcelがインストールしてあるノートPCを毎回持参すること。
後半のMaterials Studioを用いた実習は仮想PCを用いて行うので、仮想PCが使用できるように設定しておくこと。

アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）

課題に対する作文　Essay／実習　Practical learning

-

準備学習・復習　Preparation and review

LETUSを用いた資料や課題の配布、課題提出を行う。実習時間終了後にも課題の解答を進め、次回までに解答を提出することが可能。

成績評価方法　Performance grading policy

毎回の実習課題の内容(70%)および到達度評価(30%)を総合して評価する。ただし実習であるので欠席、遅刻がある場合は減点する。

学修成果の評価　Evaluation of academic achievement

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

教科書　Textbooks/Readings

教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)

N

書誌情報　Bibliographic information

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MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials

特に指定しないが、VBAの入門書があるとよい。また、量子化学計算については、物理化学の教科書を参照のこと。

授業計画　Class plan

実習であるのですべての回を対面で受講すること

前半は、Excelを用いて、コンピューターで数値を扱う一般的な手法や注意点を学ぶ。
１．　ガイダンスおよびプログラミング経験調査
２．　Excelによる数値計算（１）　ゴールシーク機能を用いた非線形方程式の解法
３．　Excelによる数値計算（２）　行列の扱いおよびソルバーを用いた連立方程式の解法
４．　Excelによる数値計算（３）　ソルバーを用いた非線形最小二乗法の解法
５．　Excelによる数値計算（４）　VBAプログラミング入門　行列の扱い方
６．　Excelによる数値計算（５）　行列計算による分子の回転操作
７．　Excelによる数値計算（６）　Jacobi法を用いた固有方程式の数値解法
８．　Excelによる数値計算（７）　VBAプログラミングによる量子化学計算
後半は、量子化学計算ソフトウエアとしてMaterials Studioを用い、非経験的分子軌道法を用いて実習をおこなう。
９．　Materials Studio（１）　Materials Studioの概要
１０．Materials Studio（２）　量子化学計算の概要・密度汎関数法
１１．Materials Studio（３）　密度汎関数法による構造最適化
１２．Materials Studio（４）　遷移状態の探索・振動計算
１３．Materials Studio（５）　結晶の扱い・バンド構造
１４．Materials Studio（６）　総合演習

１５．到達度評価　最終週は授業内容に基づき、到達度評価をおこなう。

担当教員の実務経験とそれを活かした教育内容　Work experience of the instructor

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教育用ソフトウェア　Educational software

Discovery Studio, Materials Studio

Microsoft Word, Excel

備考　Remarks

受講者の習熟度に応じてプログラミングの解説・演習時間をとる。受講者の演習課題に対する解答状況に応じて時間配分および内容を変更することがある。

授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class

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授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class

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