到達目標
1. 代表的な化学結合を理解し、その特徴や具体例を説明できる。
2. 代表的な固体結晶を理解し、その構造や特徴、具体例を説明できる。
3. 基本的な無機元素単体および化合物について理解し、その構造や結合様式、性質について説明できる。
4. いくつかの先端材料について、その構造、機能、合成法、用途等を説明できる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 代表的な化学結合を理解し、その特徴や具体例を正しく説明できる。 | 代表的な化学結合を理解し、その特徴や具体例を説明できる。 | 代表的な化学結合の特徴や具体例を説明できない。 |
| 評価項目2 | 代表的な固体結晶を理解し、その構造や特徴、具体例を正しく説明できる。 | 代表的な固体結晶を理解し、その構造や特徴、具体例を説明できる。 | 代表的な固体結晶の構造や特徴、具体例を説明できない。 |
| 評価項目3 | 基本的な無機元素単体および化合物について理解し、その構造、結合状態、性質を正しく説明できる。 | 基本的な無機元素単体および化合物について理解し、その構造、結合状態、性質を説明できる | 基本的な無機元素単体および化合物の構造、結合状態、性質を説明できない。 |
| 評価項目4 | いくつかの先端材料について、その構造、機能、合成法、用途等を正しく説明できる。 | いくつかの先端材料について、その構造、機能、合成法、用途等を説明できる。 | いくつかの先端材料について、その構造、機能、合成法、用途等を説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 物質化学工学科の教育目標 ②
説明
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学習・教育到達度目標 本科の教育目標 ③
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教育方法等
概要:
元素単体および無機化合物の諸性質を決定する「要因」について系統的に学ぶ科目であり、第4学年『無機化学Ⅲ』の土台となる。
授業の進め方・方法:
前半は第2学年に引き続き「基礎理論」を学習し、その後「元素各論」および「先端材料論」へと移行する。「先端材料論」では少人数の班に分かれ、自ら選択したある物質・材料・システムについて、プレゼンテーションを行う。
注意点:
原則、毎授業時に小テストを実施する。「元素各論」では、必要に応じて「基礎理論」に立ち戻りながら、系統的な視点から各元素・物質の特徴を捉える姿勢が大切である。また、「先端材料論」では、班のメンバーと協力しながら、材料としての特徴・機能がどのように発現し、どのように応用され、どのような問題を含んでいるか、などについてストーリー性を意識しながらまとめ、発表することを要求している。なお、評価については、合計点数が60点以上で単位修得となる。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス、共有結合（１） |
学習内容や評価方法がわかり、また、原子価結合理論により共有結合を説明できる。
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| 2週 |
共有結合（２） |
混成軌道により、多原子分子の構造を説明できる。
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| 3週 |
共有結合（３） |
分子軌道理論により、多原子分子の構造を説明できる。
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| 4週 |
共有結合（４） |
分子軌道理論により、多原子分子の構造を説明できる。
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| 5週 |
金属結合 |
金属結合の形成理論や特徴を理解し、説明できる。
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| 6週 |
分子間力結合 |
水素結合およびファンデル・ワールス結合の形成理論や特徴を理解し、説明できる。
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| 7週 |
結晶系とブラベ格子
次週、中間試験を実施する |
空間格子、結晶系、ブラベ格子について理解し、単位格子の違いを説明することができる。
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| 8週 |
金属結晶（１） |
金属結晶の具体例を挙げ、その構造上の特徴を説明できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
金属結晶（２） |
代表的な金属結晶について、充填率や密度が計算できる。
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| 10週 |
イオン結晶（１） |
イオン結晶の具体例を挙げ、その構造上の特徴を説明できる。
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| 11週 |
イオン結晶（２） |
代表的なイオン結晶について、イオン半径比や隙間サイト形、配位数などを求めることができる。
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| 12週 |
共有結晶 |
共有結晶の具体例を挙げ、それらの構造上の特徴を説明できる。
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| 13週 |
分子結晶 |
分子結晶の具体例を挙げ、それらの構造上の特徴を説明できる。
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| 14週 |
バンド構造と半導体 |
導電体・半導体・絶縁体のバンド構造を図示、説明することができる。
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| 15週 |
水の特異性 |
水の特性を、その分子構造および極性と関連づけて説明できる。
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| 16週 |
期末試験 |
学んだ知識を確認することができる。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
水素とその化合物（１） |
水素単体の性質、特異性、所在・製法・用途がわかる。
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| 2週 |
水素とその化合物（２） |
水素化合物の分類、代表的化合物の特徴がわかる。
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| 3週 |
アルカリ金属元素とその化合物（１） |
アルカリ金属元素単体の性質、所在・製法・用途がわかる。
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| 4週 |
アルカリ金属元素とその化合物（２） |
アルカリ金属元素の代表的化合物について、その特徴がわかる。
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| 5週 |
アルカリ土類金属元素とその化合物（１） |
アルカリ土類金属元素単体の性質、所在・製法・用途がわかる。
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| 6週 |
アルカリ土類金属元素とその化合物（２） |
アルカリ土類金属元素の代表的化合物について、その特徴がわかる。
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| 7週 |
模擬中間試験
次週、中間試験を実施する |
学んだ知識を確認することができる。
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| 8週 |
中間試験の解説
貴ガス元素 |
学んだ知識の再確認と修正ができる。
貴ガス元素単体の性質、所在・製法・用途がわかる。
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| 4thQ |
| 9週 |
ハロゲン元素 |
ハロゲン元素単体の性質、所在・製法・用途がわかる。
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| 10週 |
先端材料論（１） |
班毎に「先端材料論」に関するテーマを選択し、協力しながら調査することができる。
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| 11週 |
先端材料論（２） |
班毎に「先端材料論」に関するテーマを選択し、協力しながら調査することができる。
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| 12週 |
先端材料論（３） |
調査結果を基に、発表用資料を作成することができる。
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| 13週 |
先端材料論（４） |
調査結果を基に、発表用資料を作成することができる。
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| 14週 |
先端材料論（５） |
資料を基に、定められた時間の中で発表・質疑応答を行うことができる。
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| 15週 |
先端材料論（６） |
資料を基に、定められた時間の中で発表・質疑応答を行うことができる。
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| 16週 |
学年末試験 |
学んだ知識を確認することができる。
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 無機化学 | イオン結合と共有結合について説明できる。 | 4 | 前1 |
| 基本的な化学結合の表し方として、電子配置をルイス構造で示すことができる。 | 4 | 前1 |
| 金属結合の形成について理解できる。 | 4 | 前5,前8,前9 |
| 代表的な分子に関して、原子価結合法(VB法)や分子軌道法(MO法)から共有結合を説明できる。 | 4 | 前1,前3,前4 |
| 電子配置から混成軌道の形成について説明することができる。 | 4 | 前2 |
| 結晶の充填構造・充填率・イオン半径比など基本的な計算ができる。 | 4 | 前9,前10,前11 |
| 水素結合について説明できる。 | 4 | 前6,後1 |
| 代表的な元素の単体と化合物の性質を説明できる。 | 4 | 前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後8,後9 |
評価割合
| 試験 | 小テスト・レポート | 口頭発表 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 20 | 10 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 10 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 15 |
| 専門的能力 | 60 | 15 | 5 | 0 | 0 | 0 | 80 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 5 | 0 | 0 | 0 | 5 |