2026년도 2학기 특강: 인간-환경 시스템 모델링 개론 (CMST499D-01) 강의계획서

1. 수업정보

학수번호 CMST499D 분반 01 학점 3.00
이수구분 인문사회과학선택 강좌유형 강의실 강좌 선수과목
포스테키안 핵심역량
강의시간 화, 목 / 11:00 ~ 12:15 / 무은재기념관 강의실 [101호] 성적취득 구분 G

2. 강의교수 정보

신훈철 이름 신훈철 학과(전공) 인문사회학부
이메일 주소 hooncshin@postech.ac.kr Homepage
연구실 무은재기념관 417 전화 054-279-2039
Office Hours Fridays 10:00 am– 12:00 pm, or by appointment

3. 강의목표

Course Description

This course explores how people and the environment can interact in ways that support both sustainability and social well-being. Using real-world problems, students will learn tools and models from both the social and natural sciences to better understand these complex systems.

Part 1: Understanding the Basics
We start by learning a framework that helps us break down and analyze systems where people and nature are closely linked. Students will use basic mathematical models to explore how these systems change over time and what causes stability or sudden shifts. We’ll also study how people make decisions—individually and in groups—through simple game theory examples.

Part 2: Real-World Applications and Final Projects
Next, the class will focus on real-world challenges such as managing shared resources and promoting cooperation. From Weeks 13 to 15, students will lead discussions and explore how various social and environmental factors influence behavior and outcomes. At the same time, they will work on independent projects on a topic of their choice, using tools like MATLAB, Python, or XPPAUT. This process includes developing a proposal, receiving feedback, and presenting the final project at the end of the term. Final presentations and written reports may be completed in either Korean or English, depending on your preference.

Expected Learning outcomes
By the end of the course, students will be able to:
1. Analyze dynamic systems using one or more differential equations.
2. Formulate real-world problems and construct simplified models to investigate them.
3. Apply key concepts from the course to understand resilience, social-ecological systems, human behavior and governance, and infrastructure dynamics.

강의개요

이 강의는 인간과 환경이 어떻게 지속가능성과 사회적 후생을 모두 지원하는 방식으로 상호작용할 수 있는지를 탐구한다. 현실 세계의 문제들을 바탕으로, 학생들은 사회과학과 자연과학에서 사용되는 다양한 도구와 모델을 배우며 복잡한 시스템을 이해하는 능력을 탑재하게 될 것이다.

1부: 기본 개념 이해하기
인간과 자연이 밀접하게 연결된 시스템을 분해하고 분석할 수 있도록 돕는 하나의 분석틀을 배우는 것부터 시작한다. 학생들은 기본적인 수학 모델을 활용하여 이러한 시스템이 시간에 따라 어떻게 변화하는지, 그리고 어떤 요인이 안정성 또는 급격한 변화(전환)를 유발하는지를 살펴본다. 또한, 개인 및 집단 수준에서 사람들이 어떻게 의사결정을 내리는지를 간단한 게임이론 사례를 통해 배운다.

2부: 실제 사례 적용과 기말 프로젝트
이후 강의는 공유자원 또는 공유인프라의 관리 및 협력의 촉진 등 현실적인 문제 해결에 초점을 맞춘다. 13주차부터 15주차까지는 학생들의 참여와 토론을 통해 진행하며, 다양한 사회적 및 환경적 요인이 인간의 개별적 행태가 시스템 수준의 집합적 결과에 어떤 영향을 미치는지를 탐색한다. 이와 병행하여, 학생들은 각자의 관심 주제를 바탕으로 독립적인 프로젝트를 수행한다. MATLAB, Python, 또는 XPPAUT와 같은 도구를 활용하여 프로젝트를 진행하며, 이 프로젝트에는 제안서 작성, 피드백 세션 참여, 학기 말 최종 발표 및 기말페이퍼 제출까지 포함된다. 토론, 발표 및 기말페이퍼는 한국어로 진행해도 무방하다.

4. 강의선수/수강필수사항

There are no prerequisites for this course. The math in this course will mainly involve geometry, algebra, and logical reasoning. However, a little bit of knowledge on differential calculus and matrix operation is needed. It will be also beneficial to have little background in computer programming.

5. 성적평가

중간고사 기말고사 출석 과제 프로젝트 발표/토론 실험/실습 퀴즈 기타
10 30 40 20 100
비고
- Class attendance (10%)
- Problem-set assignments (30%)
- Quizzes (20%)
- Research project (40%): Each student will complete a dynamic modeling project based on their individual research interests. The project consists of three main components:
• Proposal (7%): In the middle of the semester, you will deliver a brief presentation outlining your research question, modeling approach, and goals for the project.
• Final Presentation (8%): During the final week, you will present your completed project to the class and engage in discussion about your findings and insights.
• Project Report (25%): Your final report should follow the academic writing standards of your field. It should clearly state a research question, review relevant literature, describe the model, present a thorough analysis, and explain how the results address your research question.
Final presentations and written reports may be completed in either Korean or English, depending on your preference.

6. 강의교재

도서명 저자명 출판사 출판년도 ISBN

7. 참고문헌 및 자료

Suggested (Optional) Texts
- S. H. Strogatz, Nonlinear Dynamics And Chaos: With Applications To Physics, Biology, Chemistry And Engineering. 1994.
- Scheffer, M. Critical Transitions in Nature and Society. Princeton Studies in Complexity. 2009

8. 강의진도계획

Week 1 (9/8, 9/10): Course Intro; an example of human-environment systems
Week 2 (9/15, 9/17): Mapping our journey; basic game theory
Week 3 (9/22, 9/24 Korean Thanksgiving Day): Hawk-dove game
Week 4 (9/29, 10/1): Evolutionary game theory; replicator dynamics
Week 5 (10/6, 10/8): Local statbiltiy analysis (graphical approach)
Week 6 (10/13, 10/15): Population dynamics (logistic growth function); local statbiltiy analysis (formal approach)
Week 7 (10/20, 10/22): Regime shift; bifurcation
Week 8 (10/27, 10/29): Mid-term exam week
Week 9 (11/3, 11/5): Non-dimensionalization; two-dimensional systems
Week 10 (11/10, 11/12): two-dimensional systems (formal stability analysis)
Week 11 (11/17, 11/19): two-dimensional systems (stability diagram); competition model
Week 12 (11/24, 11/26): competition model (formal stability analysis); exploring software options for solving ordinary differential equations (ODEs), based on students’ preferences
Week 13 (12/1, 12/3): Student-led research project; project consultation
Week 14 (12/8, 12/10): Student-led research project; project consultation
Week 15 (12/15, 12/17): Project presentation
Week 16 (12/22, 12/24): Final exam week; project paper submission

9. 수업운영

This course will be delivered in person.

10. 학습법 소개 및 기타사항

포스테키안 역량: 대인관계역량 (5%), 글로벌시민역량 (15%), 지식탐구역량 (30%), 디지털리터러시역량 (5%), 자기관리역량 (5%), 창의융합역량 (40%)

11. 장애학생에 대한 학습지원 사항

- 수강 관련: 문자 통역(청각), 교과목 보조(발달), 노트필기(전 유형) 등

- 시험 관련: 시험시간 연장(필요시 전 유형), 시험지 확대 복사(시각) 등

- 기타 추가 요청사항 발생 시 장애학생지원센터(279-2434)로 요청