2025年度 (最新) 学院等開講科目物質理工学院材料系

材料計量化学

開講元: 材料系
担当教員: 大曲駿
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火5-6 (情報ネットワーク演習室　第１演習室)
クラス: -
科目コード: MAT.P330
単位数: 100
開講時期: 2025年度
開講クォーター: 2Q
シラバス更新日: 2025年3月19日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

「計量化学」とは，化学実験，調査，シミュレーションを行うにあたって，統計学的な手法を用いることで、最適かつ網羅的な実験条件を導出したり，膨大なデータを適切に抽出して解析を行うことで、高度なデータ整理や解釈をする学問である．本講義では，計量化学の基礎を学び，実践をすることで，どのような分野でもそのデータ解析と解釈に対応できるスキルを習得する．

到達目標

（1）誤差の種類と意味を理解し、区別できる
（2）統計分布の種類および平均，標準偏差について理解できる
（3）相関と回帰を駆使して機器分析における校正ができる
（4）実験計画法を用いた実験，調査，シミュレーション条件の最適化ができる
（5）実験，調査，シミュレーションの結果に対して適切な多変量解析法を選定して解析し、正しく結果を解釈できる。

キーワード

計量化学，実験計画法，統計，データ分析，多変量解析

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

講義と演習の組合せを基本とし，後半にグループワークを実施する．演習は毎回の講義内容の理解度確認のために実施する．講義を60分，演習を40分．

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	【計量化学とは】【序論】分析実験の誤差【繰り返し測定の統計学】統計分布，サンプリングと信頼性	計量化学の概要と意義を理解する．序論として誤差について学び，実験計画とどのように関連があるかを理解する．また、統計分布の種類について理解し，サンプリングの仕方，誤差への影響，およびそれに伴う信頼性の変化について学ぶ．
第2回	【有意差検定（１）】統計の比較と検定【有意差検定（２）】外れ値，分散分析	統計学上で考えられる「有意」の概念と，それを用いた統計の比較・検定方法を理解する．その例として「分散」と「外れ値」の違いとその検証方法を理解する．
第3回	【実験計画と最適化（１）】ブロッキングやラテン方格による計画【実験計画と最適化（２）】交互作用と要因計画	様々な変数を有する実験を通してある現象について推論をする際の実験計画法としてブロッキングやラテン格子を理解する．また、それを通じて複数の要因が組み合わさることで生じる現象である「交互作用」と，それを検証するための要因計画を理解する．
第4回	【多変量解析（１）】概要【多変量解析（２）：分類】k-最近隣法，判別分析【多変量解析（３）：分類】クラスター分析，主成分分析	複数の変数を有するデータの分析手法の概要を理解する。分類法に関して，「教師ありパターン認識」としてk-最近隣法と判別分析，「教師なしパターン認識」としてクラスター分析と主成分分析を理解する．
第5回	【多変量解析（４）：因子】因子分析【多変量解析（５）：回帰】回帰分析	多変量な系に対して、その因子に既約する因子分析について理解する．また、回帰分析の理解とその解釈ができるようになる．
第6回	【機器分析における校正（１）】機器の校正：相関と回帰【機器分析における校正（２）】回帰を用いた分析方法の選定	分析化学で度々登場する校正や補正について相関と回帰を用いる意義を理解する．回帰による校正を行った上で，行おうとする実験における分析機器が妥当であるかの判定が出来るようになる．
第7回	【グループワーク】ディスカッション【発表会】	グループワークとディスカッション．

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ行うこと。

教科書

独自で作成した資料を電子配布する

参考書、講義資料等

James N. Miller，Jane C. Miller（著），宗森信, 佐藤寿邦（訳）（2005）改訂　「データのとり方とまとめ方－分析化学のための統計学とケモメトリックス」共立出版

成績評価の方法及び基準

毎回の演習、グループワーク、および試験によって成績を評価する．

履修の条件・注意事項

関連科目を履修していることが望ましい．