サイエンス講座案内 講座案内・時間割 | Ｋ会 冬期講習

興味のある方であればどなたでもご受講いただけます。

この講座では、Pythonというプログラミング言語を用いて、プログラミングの基本的な技法を学習します。今回使用するPythonという言語は、インターネット上で動作するWebアプリケーションや画像加工、AI（機械学習）、科学計算など、幅広い分野で実際に使われている言語です。コンピュータはプログラムに書かれた命令をそのとおりに実行しますが、その中身は「足し算する」「数を覚える」「繰り返す」といった単純なものからできています。本講座では、このような命令の書き方を練習問題を交えながら重点的に勉強します。最後には覚えた知識を組み合わせて、「地名を入力すると天気予報を表示する」「数学の方程式を入力するとその解を表示する」など、オリジナルのアプリケーション作成に挑戦します。制作したプログラムは持ち帰りが可能です。USBメモリをお持ちの方はご持参ください。授業中は講師が巡回しながら一人ひとり丁寧に指導しますので、初めての方でも安心してご受講いただけます。Ｋ会の情報講座を通じて、さまざまな知識や技法を習得し、今後のパソコン学習や学校生活にお役立てください（パソコンは一人一台ご用意しています）。

第1講　プログラミング入門・if文
第2講　for文・リスト
第3講　関数・モジュール
第4講　アプリケーション作り

※2023年度夏期講習と同一内容です。

コンピュータの仕組みやプログラミングなど、情報技術に興味のある方を広く対象とします。電子工作の経験がなくても歓迎いたします。

近年研究が進む量子コンピュータは得意な問題が限られており、従来のコンピュータと置き換えられることなく共存していくと言われています。初期型からさまざまな進化を遂げ、現代ではパソコン・スマホ・ゲーム機といったかたちで誰もが手にするようになったコンピュータですが、その根幹を変わらず担っているのが「論理回路」です。論理回路とは、「0」と「1」の2種類の値を操ることで、複雑な処理を行う電子回路のことです。AND、OR、NOTといった、単純な計算操作の組み合わせで四則演算やデータの記憶が実現でき、究極的には、現在のコンピュータの中枢であるCPUも作ることができるのです。この講座では、ICやLEDなどの電子部品をブレッドボード上でつなぎ、皆さんに実際に回路を組み立ててもらいながら、論理回路の考え方や作り方を学習していただきます。回路を組み立てる場面では、講師が一人ひとりをまわって丁寧に指導しますので、電子回路を作ったことがない方も大歓迎です。最後には、習得した内容を用いて自ら論理回路を設計し、組み立てて動かせるようになることが目標です。コンピュータの中で何が行われているのかを知ることは、プログラミングや他の情報技術を学ぶ際の確かな土台にもなります。机の上や手のひらの中、テレビの下で人知れず繰り広げられている「0」と「1」の世界について、一緒に学んでみませんか。

第1講　論理回路の初歩
第2講　論理式と真理値表
第3講　2進法と加算器
第4講　記憶回路

プログラミング経験は問いません。キーボードを打つのに慣れていると、スムーズにご受講いただけます。

Raspberry Piはノートパソコンなどと同じくコンピュータの一つですが、画面やキーボードがありません。一枚の電子回路基板のみから成り、それゆえシングルボードコンピュータとも呼ばれます。そんなもの使い物にならないのでは？と思うかもしれませんが、実は産業や研究などのさまざまな場面で役立っています。大きな特徴として、Raspberry Piには電気を入出力する端子がついており、さまざまなものを繋げることでモーターを回したり、温度を測ったりすることができます。つまりパソコンの計算能力を持ちつつ、いろいろな形式の入出力をとることができる、例えるなら、「電化製品としての面を併せ持つパソコン」と言えるでしょう。
本講座では、そんなRaspberry Piのセットアップを行ったり使ってみることで、情報システムの基礎を学びます。またRaspberry Piの端子に電気素子をつないで操作することで、基礎的な電気回路と組込みシステムについて学びます。プログラミングは大事ですが、本講座でそれがより活きる周辺知識を身に付けていきましょう。

指数・対数の計算ができることを前提とします。

ネット・ショッピングやキャッシュレス決済など、私たちの暮らしを支える暗号技術の世界は転換期を迎えています。これまで用いられてきたRSA暗号と呼ばれる素因数分解の困難性を利用した暗号、つまり桁数の多い合成数をコンピュータが素因数分解できない（膨大な時間が必要になる）ことを根拠に安全とされてきたものが、実は量子力学を用いたアルゴリズムで現実的な時間内に解読可能であると判明したのです。このアルゴリズムの鍵は、従来のコンピュータで用いられている0か1かのビットではなく、「0と1の重ね合わせ」を実現できる「量子ビット」にあります。量子ビットを用いて作る「量子コンピュータ」は、実用化をめざし、大学・企業を問わず世界中で研究が進められています。量子ビットを用いた演算は、直感的にはわかりにくいかもしれません。しかし、基礎的な部分であれば高校までの数学、及び行列の知識で十分に理解が可能です。本講座では、量子コンピュータについて、その理論的基礎である量子力学の導入から始め、量子ビット、演算回路について扱った後、実際に素因数分解を行うアルゴリズムであるショアのアルゴリズムを理解することをめざします。時代の最先端を行く量子コンピュータの世界の一端を、この講座で学んでいきましょう。

第1講　量子力学の基礎
第2講　量子ゲートと量子テレポーテーション
第3講　量子フーリエ変換と位相推定
第4講　ショアのアルゴリズム

興味のある方であればどなたでもご受講いただけます。

私たちの健康な生活を支える医薬品の数々。それらを生産的に合成するために日々化学者は奮闘しています。その合成方法にはDiels-Alder反応という有名な反応が使われており、これを理解するのに大事なのが、フロンティア軌道論です。フロンティア軌道論は日本人として初めてノーベル化学賞を受賞した福井謙一博士が提唱した理論であり、それまでは説明の難しかった化学現象について明瞭な理解を与えることとなりました。本講座ではこのフロンティア軌道論をゼロから学び、最終的には実際に有機化学で使われている医薬品などの合成についての理解を深めることを目標とします。もちろんいきなり軌道論を学ぶのは難しいことですが、本講座は事前知識なしでも理解できるように「そもそも軌道とは？」といった初歩的な内容から始めていきます。この知識や考え方は皆さんが今後有機化学を学ぶうえでも非常に役に立つでしょう。

第1講　電子軌道と有機化学
第2講　フロンティア軌道論
第3講　Diels-Alder 反応
第4講　医薬品の合成

興味のある方であればどなたでもご受講いただけます。

地理の授業では、自然や社会の中で起こっているさまざまな現象について学びます。教科書や図録を開けば、多種多様な地形や町の様子が写真や絵などを用いて描写されているのを見ることができるでしょう。では、これらの知識はどのように蓄えられていったのでしょうか。先人たちは実際に現地を訪問し、そこで何が見られ、何が起こっているのかを記録することで知識としていきました。このような試みを「フィールドワーク」と言います。地形や気候などを扱うフィールドワークにおいては、自然の中でさまざまな観察・観測を行うことが必須です。これにおいては、特殊な器具からメモ帳まで、種々の道具を用いて記録を行なっていきます。講座の前半では、この自然地理のフィールドワークの手法や実践について解説します。また、都市や社会などを扱うフィールドワークについては、街中で観察を行い記録をつける必要があります。このようなフィールドワークでは、自然地理のそれとは異なり複雑な器具を用いる機会は多くありません。しかしながら、目で見たものを記録することは、思いのほか難しく、困難なことがあるのです。講座の後半では、この人文地理のフィールドワークの手法や実践について解説します。

第1講　自然地理のフィールドワークの手法
第2講　自然地理のフィールドワークの実践
第3講　人文地理のフィールドワークの手法
第4講　人文地理のフィールドワークの実践

中学理科の物理範囲（特に力・圧力など）の基本知識があることを前提とします。

気象学は、地球の表面に存在する大気の運動や性質を探求する学問です。大気の厚みは100km程度しかなく、地球の半径の1/60程度です。しかし、その「薄い膜」のような大気の中ではさまざまな現象が起こっており、その薄さからは考えられないような複雑な仕組みがあります。近年、「ゲリラ豪雨」「爆弾低気圧」「線状降水帯」が新語・流行語大賞にノミネートされるなど、さまざまな気象災害が発生するのに合わせて、気象への関心が高まっています。また、地球温暖化をはじめとする気候変動が憂慮されるなかにあって、気象学は今「アツい」学問と言えるのではないでしょうか。この講座では大気の仕組みから、簡単な予報、気候変動に至るまで、気象に関する事柄を広く学び、大気や気象に関心を持ってもらうことを目的としています。「天気予報でしか気象に触れたことがない！」「気象と気候ってどう違うの？」という方も歓迎です。講座を通して、 身近で奥深い気象の世界をのぞいてみましょう。

第1講　大気の構造、熱力学
第2講　大気の大規模な運動
第3講　大気の小規模な現象
第4講　予報入門、気候変動

興味のある方であればどなたでもご受講いただけます。

みなさんは「言語学オリンピック」をご存知でしょうか。「いくつ言語を話せればいいの？」「どうやって順位づけするの？」と思われる方も多いでしょう。国際言語学オリンピック委員会は「言語学や言語に関する知識は必要なく、最も難しい問題であっても論理的思考力や忍耐強い努力、常識に囚われない発想力があれば解ける」と述べています。日本委員会でも「問題は実際の言語研究で行われる分析に似ていて、『初めて見る言語のデータから隠れた法則を解き明かす』というものです。謎解きやパズルのように、分析力、情報処理能力、論理的思考、試行錯誤する力が求められます。」としています。しかし、言語学オリンピックに立ち向かう際には、実際の問題を解いて慣れていくだけではなく、特にフィールドワークで未知の言語の文法書を記述する「記述言語学」や、世界の言語に見られる普遍的な法則を記述する「言語類型論」の知識を得ることも必要です。この講義によって、言語学オリンピックでの問題解決能力が向上するだけでなく、学校で教えられる日本語や英語の伝統的な文法が相対的に捉えられるようになり、国語や英語に関する語学上の理解もよりいっそう深まるでしょう。

第1講　ルールと遊び方
第2講　音声学・音韻論
第3講　形態統語論・言語類型論
第4講　文字論・命数法

興味のある方であればどなたでもご受講いただけます。

理論物理学者J・J・サクライは “The reader who has read the book but cannot do the exercises has learned nothing.”「本を読んだが練習問題ができないという読者は何も学んでいないのだ」という格言を残していますが、これは理論物理学に限らず記述言語学やその能力を競う言語学オリンピックにも当てはまります。ただ書籍を読むだけでも、演習問題をこなすだけでも実力はつきません。能力を高めるためには、演習を積み重ねながら、その背後にある構造や理論をつかみ、深い理解に達することが必要です。また、こうした学習は言語学を学び始めたばかりの初学者には難しく、優れた先導者が欠かせません。この講座では、言語学オリンピックの国際大会（IOL）・アジア太平洋大会（APLO）・日本大会（JOL）の良問を題材に、講師と生徒のディスカッションによる質の高い演習を積んでいきます。講座を通して、言語記述に対する高い実力と言語理論に対する深い理解をめざしましょう。

第1講　音韻論
第2講　形態論
第3講　統語論
第4講　文字論・命数法