到達目標
材料と地球環境保全との関係について定性的に説明できる。
材料製造工程や部品加工工程における材料学的現象を簡単に説明できる。
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 |
| 材料開発と地球環境保全 | 地球環境保全における材料開発の位置づけを、その手法とともに詳しく説明できる。 | 地球環境保全における材料開発の位置づけを、その手法とともに簡単に説明できる。 | 地球環境保全と材料開発との関係を説明できない。また地球環境保全のための手法を説明できない。 |
| 材料製造工程や部品加工工程における材料学的現象 | 材料製造工程や部品加工工程においてどのような材料学的現象がおこっているかを、教員の誘導がなくても説明できる。 | 材料製造工程や部品加工工程においてどのような材料学的現象がおこっているかを、教員の誘導があれば説明できる。 | 材料製造工程や部品加工工程においてどのような材料学的現象がおこっているかを、教員の誘導があっても説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
機械を設計するには、部品に適した材料を選択できなければならない。また、機械をメンテナンスするには、部品に使われている材料が使用環境から受ける影響や経時変化を知っていなければならない。これらに必要な材料学のやや応用的な知識を学ぶ。予備知識として高校の化学、物理、関数、材料学Iの知識が必要である。材料学Iで学んだことを縦糸とし、材料学IIが横糸となって材料について理解を深める。横糸となるのは格子欠陥、応力ひずみ曲線、地球環境、加工熱処理などである。
授業の進め方・方法:
講義、演習、グループワークを組み合わせる。講義中も積極的に指名して質問を投げかける。
(1) 材料開発の事例を通して、材料開発が社会に与えるインパクトを理解する。さらにライフ・サイクル・アセスメントの考え方を学び、地球環境を守る研究開発のあり方を理解する。
(2) 鉄鋼およびアルミ合金の製造工程を概観した後、材料製造工程や部品加工工程で起こる材料学的諸現象について理解を深める。
注意点:
(1) 材料学Iで学んだことを縦糸とし、材料学IIが横糸となって材料について理解を深める。横糸となるのは格子欠陥、応力ひずみ曲線、地球環境、加工熱処理などである。このため材料学Iの教科書も座右に置き、しっかり復習しておくことが大切である。
(2) テーマを与えてグループまたは個人で調査・研究してもらうことがある。またグループで討論してもらうことがある。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
引張試験から得られる機械的性質の工業的意義
グループワーク |
引張試験から得られる機械的性質の工業的意義を理解する。
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| 2週 |
引張試験から得られる機械的性質の工業的意義
解説 |
引張試験から得られる機械的性質の工業的意義を理解する。
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| 3週 |
材料評価法（引張・圧縮試験、かたさ試験、疲労試験、クリープ試験、衝撃試験、摩耗試験） |
各種材料試験法で得られる材料特性の名称および意味を理解し、代表的な線図をイメージできる。
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| 4週 |
公害と比較した地球環境問題の特徴、地球環境を保全する手法 |
公害と比較した地球環境問題の特徴を簡単に説明できる。EOP、CP技術、LCA、ソフトエネルギーパスを簡単に説明できる。
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| 5週 |
材料開発におけるLCAの事例 |
材料開発におけるLCAの事例を通じて、LCAへの理解を深める。
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| 6週 |
スチール缶とアルミ缶 |
スチール缶とアルミ缶を例に取り、漠然ともっているエコのイメージと科学的データとの隔たりを理解する。
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| 7週 |
飲料容器におけるLCA |
飲料容器に関するLCA研究成果の一例を通して、LCAから何がわかるかを体験する。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
材料開発の事例〜飲料容器用アルミニウム合金、PETボトル |
材料開発が社会生活に与える影響を理解する。
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| 10週 |
鉄鋼材料の製造法 |
鉄鋼材料の製造法を簡単に説明できる。貯蔵・輸送の設備がなぜそのような仕組みになっているかを簡単に説明できる。
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| 11週 |
工業用アルミニウム材料の製造法 |
工業用アルミニウム材料の製造法を、鉄鋼材料と比較して理解する。またアルミニウムの物性との関係を理解する。
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| 12週 |
プロセスメタラジー(1) 集合組織とプレス成形性 |
深絞り成形に適した集合組織を通して、結晶方位のイメージを具体化する。
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| 13週 |
プロセスメタラジー(2)Ti添加極低炭素鋼 |
Ti添加極低炭素鋼を通して、Fe-C系状態図の理解を深める。また材料製造のコストに意識を向ける。
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| 14週 |
プロセスメタラジー(3)鉄鋼製造工程の温度履歴 |
次週へのウォーミングアップとして、製造工程を経るにつれて温度がどのように推移するかを考察する。
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| 15週 |
プロセスメタラジー(4)鉄鋼製造工程における固溶炭素量の変化 |
これまでに学んだ材料学の知識を総動員して、製造工程を経るにつれて各相の固溶炭素量がどのように推移するかを考察する。
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| 16週 |
定期試験 |
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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 |
| 基礎的能力 | 自然科学 | 物理 | 力学 | 平面内を移動する質点の運動を、位置ベクトルの変化として理解している。 | 3 | |
| 座標を時間で微分し、速度や加速度を求めることができる。 | 3 | |
| 簡単な運動について微分方程式の形で運動方程式を立て、初期値問題として解くことができる。 | 3 | |
| 剛体の回転運動について、回転の運動方程式を立てて解くことができる。 | 3 | |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系 | 材料 | 機械材料に求められる性質を説明できる。 | 4 | |
| 金属材料、非金属材料、複合材料、機能性材料の性質と用途を説明できる。 | 4 | |
| 引張試験の方法を理解し、応力ひずみ線図を説明できる。 | 4 | |
| 硬さの表しかたおよび硬さ試験の原理を説明できる。 | 4 | |
| 脆性および靱性の意味を理解し、衝撃試験による粘り強さの試験方法を説明できる。 | 4 | |
| 疲労の意味を理解し、疲労試験とＳ-Ｎ曲線を説明できる。 | 4 | |
| 機械的性質と温度の関係およびクリープ現象を説明できる。 | 4 | |
| 金属と合金の結晶構造を説明できる。 | 4 | |
| 金属と合金の状態変化および凝固過程を説明できる。 | 4 | |
| 合金の状態図の見方を理解できる。 | 4 | |
| 塑性変形の起りかたを説明できる。 | 4 | |
| 加工硬化と再結晶がどのような現象であるか説明できる。 | 4 | |
| 鉄鋼の製法を説明できる。 | 4 | |
| 炭素鋼の性質を理解し、分類することができる。 | 4 | |
| Ｆｅ-Ｃ系平衡状態図の見方を理解できる。 | 4 | |
| 焼きなましの目的と操作を説明できる。 | 4 | |
| 焼きならしの目的と操作を説明できる。 | 4 | |
| 焼入れの目的と操作を説明できる。 | 4 | |
| 焼戻しの目的と操作を説明できる。 | 4 | |
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 |