到達目標
抵抗、コイル、コンデンサ素子における電圧と電流の関係を理解し、電気回路の計算に用いることができる。
キルヒホッフの法則や重ねの理等の定理を理解し、電気回路の計算に用いることができる。
iCircuitなどのシミュレータによる回路シミュレーションを行うことができる。
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 |
電気回路の基礎 | 参考書等を用いて、以下の全てができる。
1.電荷・電流・電圧の説明
2.オームの法則による電流・電圧・抵抗の計算 | 参考書等を用いて、以下のいずれがができる。
1.電荷・電流・電圧の説明
2.オームの法則による電流・電圧・抵抗の計算 | 参考書等を用いても、以下の全てができない。
1.電荷・電流・電圧の説明
2.オームの法則による電流・電圧・抵抗の計算 |
直流回路の基礎と計算 | 参考書等を用いて、以下の全てができる。
1.キルヒホッフの法則による直流回路の計算
2.合成抵抗・分流・分圧についての説明
3.ブリッジ回路の計算
4.電力量と電力の説明および計算 | 参考書等を用いて、以下のうち3つができる。
1.キルヒホッフの法則による直流回路の計算
2.合成抵抗・分流・分圧についての説明
3.ブリッジ回路の計算
4.電力量と電力の説明および計算 | 参考書等を用いても、以下の2つしかできない。
1.キルヒホッフの法則による直流回路の計算
2.合成抵抗・分流・分圧についての説明
3.ブリッジ回路の計算
4.電力量と電力の説明および計算 |
電気回路の計算技法 | 参考書等を用いて、以下の全てができる。
1.重ねの理を用いた回路計算
2.網目電流法を用いた回路計算
3.接点電位法を用いた回路計算
4.テブナンの定理を用いた回路計算 | 参考書等を用いて、以下のいずれかができる。
1.重ねの理を用いた回路計算
2.網目電流法を用いた回路計算
3.接点電位法を用いた回路計算
4.テブナンの定理を用いた回路計算 | 参考書等を用いても、以下の全てができない。
1.重ねの理を用いた回路計算
2.網目電流法を用いた回路計算
3.接点電位法を用いた回路計算
4.テブナンの定理を用いた回路計算 |
回路シミュレーション | iCircuitの基本機能を説明でき、回路シミュレーションを自力で行うことができる。 | Circuitの基本機能を説明でき、回路シミュレーションを指導を受けながら行うことができる。 | iCircuitの基本機能を説明できない。または回路シミュレーションを行うことができない。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 1 ロボティクスの体系的な知識と技術を身に付ける。
学習・教育到達度目標 2 機械・電気・電子・情報等の基盤技術を身に付ける。
学習・教育到達度目標 3 ロボティクスの視点に立った論理的かつ実践的思考力を身に付ける。
教育方法等
概要:
創造的で実践的な技術者を養成することを目標に、直流回路の基礎知識と計算技法を習得する。これらの知識・技法は、実際のビジネスシーンに応えるために、デザイン思考(共感・問題定義・アイデア創出・プロトタイピング・検証)プロセスで活用できるものとして定着されなければならず、実際にプロジェクト活動(アクティビティ)に取り入れることでその達成を目指す。
授業の進め方・方法:
知識導入のための講義と、知識定着・昇華のためのアクティビティから成る。
本科目の講義は、受講者の能動的な学びを促すために、グループワークを主とする双方向なものである。
本科目のアクティビティは、数人のグループに分かれて行う。毎週、デザイン思考プロセスを繰り返し、その振り返り・次回への改善策等を週報としてまとめ、提出する。
事前学習(予習):前回の講義内容またはアクティビティの結果を受けて、次回の授業での活動方針を考える。
事後学習(復習):毎回の授業後に活動内容を振り返り、週報としてまとめる。
注意点:
・本科目では中間試験および期末試験を実施せず、高専機構が定めるモデルコアに基づく上記ルーブリックに準拠したCBTにより成績評価を行う。CBTは原則として、いつでも、何度でも受験可能とする。
・アクティビティの成果物は、各受講者のポートフォリオとして活用されるものであり、本科目の成績には反映しない。
・本科目のアクティビティは、ロボティクスコース2年生科目「ものづくり実習」「製図」「工学基礎実験Ⅱ」と連動して行う。本科目で培った知識・技法は「工学基礎実験Ⅱ」内のアクティビティにおいて活用しなければならない。
授業の属性・履修上の区分
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 |
授業概要・授業の進め方・成績評価の方法について理解できる。
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2週 |
講義① 電気回路の基礎 |
電荷・電流・電流・オームの法則が説明できる。
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3週 |
アクティビティ① ミニ四駆用ヘッドライト作製 |
工学基礎実験Ⅱで扱うミニ四駆のヘッドライトを設計できる。
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4週 |
アクティビティ① ミニ四駆用ヘッドライト作製 |
工学基礎実験Ⅱで扱うミニ四駆のヘッドライトを設計できる。
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5週 |
アクティビティ① ミニ四駆用ヘッドライト作製 |
工学基礎実験Ⅱで扱うミニ四駆のヘッドライトを設計できる。
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6週 |
アクティビティ① ミニ四駆用ヘッドライト作製 |
工学基礎実験Ⅱで扱うミニ四駆のヘッドライトを設計できる。
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7週 |
アクティビティ① ミニ四駆用ヘッドライト作製 |
工学基礎実験Ⅱで扱うミニ四駆のヘッドライトを設計できる。
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8週 |
講義② 直流回路の基礎と計算(1) |
キルヒホッフの法則・合成抵抗・分流・分圧が説明できる。
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2ndQ |
9週 |
講義③ 直流回路の基礎と計算(2) |
ブリッジ回路・電力量・電力を説明できる。
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10週 |
アクティビティ② ミニ四駆用ヘッドライト改善 |
工学基礎実験Ⅱで扱うミニ四駆のヘッドライトを改善できる。
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11週 |
アクティビティ② ミニ四駆用ヘッドライト改善 |
工学基礎実験Ⅱで扱うミニ四駆のヘッドライトを改善できる。
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12週 |
アクティビティ② ミニ四駆用ヘッドライト改善 |
工学基礎実験Ⅱで扱うミニ四駆のヘッドライトを改善できる。
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13週 |
アクティビティ② ミニ四駆用ヘッドライト改善 |
工学基礎実験Ⅱで扱うミニ四駆のヘッドライトを改善できる。
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14週 |
アクティビティ② ミニ四駆用ヘッドライト改善 |
工学基礎実験Ⅱで扱うミニ四駆のヘッドライトを改善できる。
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15週 |
中間成果発表のための準備 |
これまでの成果をまとめ、発表の準備ができる。
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16週 |
中間成果発表 |
成果の発表・意見交換を行い、今後の予定に取り入れられる。
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後期 |
3rdQ |
1週 |
講義④ 電気回路の計算技法(1) |
重ねの理・テブナンの定理を説明できる。
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2週 |
講義⑤ 電気回路の計算技法(2) |
網目電流法・接点電位法を説明できる。
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3週 |
アクティビティ③ 電気回路設計 |
工学基礎実験Ⅱで扱う電気回路を設計できる。
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4週 |
アクティビティ③ 電気回路設計 |
工学基礎実験Ⅱで扱う電気回路を設計できる。
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5週 |
アクティビティ③ 電気回路設計 |
工学基礎実験Ⅱで扱う電気回路を設計できる。
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6週 |
アクティビティ③ 電気回路設計 |
工学基礎実験Ⅱで扱う電気回路を設計できる。
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7週 |
アクティビティ③ 電気回路設計 |
工学基礎実験Ⅱで扱う電気回路を設計できる。
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8週 |
アクティビティ③ 電気回路設計 |
工学基礎実験Ⅱで扱う電気回路を設計できる。
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4thQ |
9週 |
4Q講義のガイダンスとこれまでの学習のチェック |
学びを振り返る。そのためのアセスメントを実行する。
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10週 |
復習 基本的な直流回路と回路シミュレータの使い方 |
基本的な直流回路について、確実に計算ができる。 回路シミュレータを使うことができる。
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11週 |
復習 直流回路の定理 |
キルヒホッフの法則、重ねの理を用いて回路計算ができる。
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12週 |
交流回路、フェザー表示 |
交流の基本を学び、フェザー表示を理解して計算することが できる。また、複素数表示との関係を理解する。
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13週 |
基本素子とインピーダンス |
交流におけるL とC の働きを理解し、計算することができる。
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14週 |
RLCの直列回路 |
RLCの直列回路の性質について理解し、計算することができる。
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15週 |
RLCの並列回路 |
RLCの並列回路の性質について理解し、計算することができる。
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16週 |
交流電力 |
交流における電力の概念を理解でき、有効電力を計算することができる。
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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 | 電気・電子系分野 | 電気回路 | 電荷と電流、電圧を説明できる。 | 3 | |
オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 3 | |
キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。 | 3 | |
合成抵抗や分圧・分流の考え方を用いて、直流回路の計算ができる。 | 3 | |
ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。 | 3 | |
電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
重ねの理を用いて、回路の計算ができる。 | 3 | |
網目電流法を用いて回路の計算ができる。 | 3 | |
節点電位法を用いて回路の計算ができる。 | 3 | |
テブナンの定理を回路の計算に用いることができる。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |